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挑战：
ABB VFD 的组装历来是一个手动、高度重复和体力劳动的过程，由操作员组成的生产线对每个驱动器的复杂组件进行紧固和接线。面对异常紧张的劳动力市场不断增长的生产需求，ABB 工厂工程师于 2018 年开始研究自动化的可能性。
解决方案：
基于 ABB 双臂协作机器人 YuMi 的机器人测试后处理单元提供了独立执行多项任务的能力，同时无需在工厂车间的高流量环境中进行大量的隔离。
应用程序：
每台 ABB 变频器在终组装之前都经过了一系列测试。视觉系统启动后测试过程以识别特定单元，记录信息并与测试数据交互。扫描还确定了驱动器的大小，告知 YuMi 如何定位驱动器正面的 27 颗螺钉以松开它们并自动拆卸测试设备。
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ABB 变频驱动器 (VFD) 用于各种工业和商业应用，以提高由电动机运行的机械系统的生产力和能源效率。不久前，美国只有 10% 的电动机由 VFD 控制。这一数字正在迅速增加，因此，ABB 位于威斯康星州新柏林的驱动器制造厂在一年多的时间里几乎每个月都创造了新的单位产量记录。
ABB VFD 的组装历来是一个手动过程，由操作员组成的生产线对每个驱动器的复杂组件进行紧固和接线。面对异常紧张的劳动力市场日益增长的生产需求，ABB 工厂工程师于 2018 年开始研究安装机器人自动化以补充现有制造人员的可能性。
“在短期内支持增长而不中断交付是追求自动化的主要动机，”ABB 新柏林工厂先进制造集团负责人 Kyle Chadek 说。“但这也符合我们升级运营并吸引希望参与先进制造技术的年轻劳动力的长期计划。”
Chadek 和他的团队确定，初引入机器人自动化将是在终功能测试后处理驱动器的地方。这项高度重复、单调但注重细节的任务需要操作员记录驱动器型号、松开 IO 测试板上的 27 个螺丝并记录所有测试数据。拧松螺丝是一项体力劳动，会给操作人员带来压力，并且容易损坏可重复使用的测试板。
测试后的处理也有点成为瓶颈，因为操作员被分散在几个工作站之间，经常导致测试驱动器在被发送到生产线的下一步之前处于空闲状态。自动化任务将建立一个更好的流经工作站，同时允许操作员更一致地支持其他生产任务。
自然的选择
凭借在 ABB 集团内的成熟机器人业务，Chadek 无需费力就可以启动信息收集流程。在系统设计、安装和调试方面选择 Value Provider（系统集成商的 ABB 术语）并不那么明显。在采访了几位推荐的候选人后，ABB 选择了 IAS Inc.，这是一家经验丰富且具有创新精神的集成商，位置便利，就在驱动设施附近。
凭借在 ABB 集团内的成熟机器人业务，Chadek 无需费力就可以启动信息收集流程。在系统设计、安装和调试方面选择 Value Provider（系统集成商的 ABB 术语）并不那么明显。在采访了几位推荐的候选人后，ABB 选择了 IAS Inc.，这是一家经验丰富且具有创新精神的集成商，位置便利，就在驱动设施附近。
IAS 和 ABB 驱动器生产团队与 ABB 的机器人工程人员一起开始了评估和发现过程，以确定用于测试后处理系统的理想机器人和外围设备。
对可行机器人的评估初包括一个小型 6 轴关节臂机器人，但空间限制和机器人需要处理多种不同的任务导致 IAS 推荐了双臂 IRB 14000 YuMi ®协作机器人。
IAS 项目经理 David Raschke 说：“YuMi 的两条手臂连接到一个普通人躯干大小的核心上，使其能够适应以前由手动操作员占据的工作空间。” “每只手臂都有一个专用工具，YuMi 能够独立执行多项任务。与单臂对应物相比，这些手臂还可以协同工作以更快地执行复杂的任务。这种能力提高了系统的吞吐量，同时通过消除工具更换的需要简化了编程。”
此外，YuMi 的协作特性消除了在车间人流量大的环境中进行大量防护的需要。系统的任何问题都可以通过访问机器人的工人快速解决，而无需穿过任何主要的安全屏障。
YuMi 的协作功能包括轻质、坚硬的镁骨架，上面覆盖着漂浮的塑料外壳，包裹着柔软的衬垫以吸收冲击力。如果 YuMi 感应到意外的影响，例如与同事发生碰撞，它会在几毫秒内暂停动作。可以像按遥控器上的播放一样轻松地重新开始运动。
机器人后测处理
每个 ABB 变频器在终组装增值组件之前都经过一系列测试，以适应特定应用。一旦通过，将在加热炉中对风扇进行压力测试。测试完成后，手动将驱动器从熔炉中取出，放置在传送带上并传送到 YuMi 机器人。一旦传送带上的传感器从队列中释放下一个驱动器，执行器就会将其固定在机器人前面。
嵌入机器人右臂的视觉系统通过扫描驱动器上的条形码以识别特定单元、记录信息并与测试数据库连接以验证驱动器是否通过，从而启动后测试过程。扫描还确定驱动器的框架尺寸，通知机器人从哪里开始第二组扫描，以识别驱动器正面的 27 个螺钉的位置，这些螺钉针对四种不同的框架尺寸中的每一种都进行了不同的配置。
随着机器人确定螺钉的 X 和 Y 位置，配备阿特拉斯-科普柯 Micro Torque 智能螺丝刀的左臂将 27 个螺钉中的每一个都松开到释放测试板所需的程度。然后，右臂上的真空夹具拾取测试板并将其放在传送带上，以便在另一个驱动器上重复使用。
PLC 根据测试结果确定驱动器的布线方式。通过测试的驱动器被送到终的生产传送带。未通过的驱动器沿返工传送带向下传送，而测试板仍然完好无损。
提高性能
从进入到退出整个过程需要 2.5 分钟，与之前手动过程的吞吐量相当。
然而，系统一致性是主要的好处。除了改善通过测试站的流程外，将机器人专用于该任务还允许手动操作员移动到生产线上的另一个区域，该区域对生产力的贡献更大。与测试数据库的自动化接口也比手动过程更准确，手动过程容易出现偶尔的记录错误。
整体质量改进导致废品减少。YuMi 的视觉系统创造的精度允许钻头***地与每个螺钉啮合，而无需另一臂握住导轨来稳定系统中初设计的螺钉。与 YuMi 集成的智能工具具有力扭矩感应功能，可确保机器人执行松开测试板所需的***螺钉旋转。手动螺丝枪操作员经常会出现问题，拧得太多或太少，损坏测试板和螺丝并导致延误。
“一年后再看，我想说我们在机器人自动化领域的首次尝试取得了成功。测试站有点粗糙，现在有了机器人提供的一致性，整个生产线运行更加顺畅，”Chadek 说。“IAS 和 ABB 机器人工程师之间的合作是巨大的，从初的咨询和设计阶段，一直到安装和微调。”
可制造性设计
Chadek 补充说，ABB 驱动器生产团队在可制造性设计方面学到了很多东西，这将有助于它进一步追求机器人自动化。例如，接线端子的初始平头螺钉槽太紧而无法被机器人工具钻头清晰地啮合。对钻头本身的修改和更大槽螺钉的采用有助于工艺改进，消除了引导螺钉钻头的需要。这改善了循环时间，而螺丝刀臂无需等待另一个臂将螺丝导向器固定到位。
随着更多驱动器的推出，设计团队将确保限制接线端子和其他组件夹具的配置变化，以更好地促进自动化组装。
“我们正在积极审查将对我们下一轮机器人自动化产生大影响的领域，”Chadek 说。“凭借从轮中获得的知识，我们现在拥有继续前进的经验、信心和热情。”
了解更多详情关注ABB机器人
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2022-05-16本文摘自网络
