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提升新高度:移动机器人实现机床自动化

从价格上涨到专业技术人员短缺,工业企业正面临着越来越大的压力。在一个试点项目中,KUKA 和数控机床生产商 HELLER 公司开发出了一项智能应用程序应对这些挑战:采用一台移动机器人向机器自动化装卸工具,大幅减轻员工的负担。


向机床装载工具过程中的自动化仍处于起步阶段

小量生产,复杂度又高,而且一切理所当然都要尽可能快速进行。每个客户都有着不同的特殊要求,这对工业企业提出了许多挑战,同时,他们还必须克服技术人员短缺和原材料与服务价格上涨等问题。这些问题可以通过自动化来解决。幸而如今例如码垛、搬运或装配任务以及工件加工等的自动化程度都已经非常先进。然而,向机器装卸工具过程的自动化仍处于起步阶段,尚未达到灵活自如的程度。活跃在全球的 HELLER 集团与 KUKA 共同发起并实施了一个试点项目,恰恰可以弥补这一缺口。

自主移动机器人负责向机床装载工具

自主移动机器人可以提高生产率并优化生产流程。

利用综合的机器人技术专业知识,实现更高程度的自动化

“这个领域蕴藏着巨大潜力。这不仅仅是机器前面作业的自动化,同时也包括后续作业的自动化。”Robert Eber 表示,他负责 HELLER 公司负责码垛和机器人自动化。该集团公司在全球共有五个生产基地,专为切削加工生产最先进的数控机床和加工系统。1894 年,这家公司成立于德国纽廷根(Nürtingen),业务范围广泛,例如通用机械制造、能源技术、流体技术、航空航天工业、汽车工业及其零部件供应商和其他许多行业的诸多企业,都是该公司的客户。在此之前的各项任务中,HELLER 公司就采用了 KUKA 的机器人辅助解决方案。然而,这个利用机器人向机床装载工具的试点项目,则是这两家公司首次合作,共同开发一款可在市场上推广的应用程序。

HELLER 公司采用客户定制的解决方案,为此还相应地引入自动化技术。

高度灵活:移动机器人可执行向机床装载工具

合作初衷是找出有哪些手动流程可以以自动化取代,并找出有哪些地方还存在限制。“我们联系了 HELLER 公司,问他们是否需要移动机器人技术,并立刻得到了肯定的回答。由此产生了最初的想法、方案,最终形成了我们的试点项目。”KUKA 全球业务开发部经理 Steffen Günther 说道。2021 年春天,这两家公司开始着手这个项目,经过一年的努力和遭遇一次又一次挑战之后,终于找到了合适的流程。

移动机器人提高生产率

整个系统的运行方式如下:根据员工所提供的生产订单信息,CERTA 公司的主控计算机会确定机器需要哪些工具,并向 KMR CYBERTECH 发出指令从仓库取出相应的工具。一台装有 KR CYBERTECH 的采用全向技术驱动的移动平台便启程出发,前去执行向机床装载工具。“KMR CYBERTECH 是这方面最理想的产品,因为我们的刀架最重可达 20 公斤。”Steffen Günther 指出。机器人小臂抓取相应的工具,将其放在平台上与之匹配的工装上。然后平台便继续其运行。


采用了这套自动化解决方案,就不在需要员工前往机器前装上工具。这样,我们就可以转移手动作业的重点。

HELLER 公司工业托盘和机器人自动化部组长 Robert Eber

移动机器人的优势

KMR CYBERTECH 将零件送到相应的机器上,以便将其装在需要的地方。“采用了自动向机床装载工具的自动化解决方案后,就不在需要员工前往机床前装上工具。这样,我们就可以转移手动作业的重点。”Robert Eber 解释说。在这个解决方案中,KMR CYBERTECH 不仅能装卸工具,而且还更换工具。例如,当主控计算机收到关于工具磨损的信息时,移动平台就会前往所涉及的机器。卸载工具、运离、取出新工具、装入机器——一气呵成。

机器人可以学习操作机床。

系统中的自主移动机器人

在开发这个向机床自动装载工具的解决方案过程中,所面临的一项特殊挑战,就是所有相关系统之间的通信。“什么时候、什么地方有哪些数据可以使用?对我们来说,最大的挑战是数据交换的接口。”Robert Eber 说。借助 KUKA 和 HELLER 在自动化方面的综合实力,并经过多次测试后,双方找到了一个合适的方法,使移动平台不再是简单地从 A 地移动到 B 地。现在,还可以临时向平台提供必要的信息,根据这些信息,平台将随时准确地知道要执行什么任务。

移动机器人技术可以全天候 24 小时执行这些作业,因此让技术工人能够专注于他们的技能,并把时间用在各种增值工作上。

KUKA 全球业务开发部经理 Steffen Günther

为用户提供的灵活性

此外,在此试点项目中,还应实现另一个要求。“我们希望尽可能不去改变手动运行。”Eber 具体说道,“也就是说:如果有必要,员工应当仍然继续能够装入工具和管理数据。”
灵活且自动化:移动机器人不仅可以搬运工件,还可以向机床装载工具。

客户就机床机器人的询问

该项目已经完成,而且确定了其可行性:通信工作正常,现在机器可以由人员和机器人装载工具。“我们现在将观察市场,并准备好进入下一阶段,对客户的询问作出反应。”Eber 强调说。对 KUKA 来说,这也是在机床自动化领域涉足移动机器人技术的第一个重大项目。Steffen Günther 坚信,这将填补专业技术人员缺口,同时加强工业企业的实力。“移动机器人技术可以全天候 24 小时执行这些作业,因此让技术工人能够专注于他们的技能,并把时间用在各种增值工作上。”基础已经打好,与 HELLER 的合作已经催生出第一批客户项目和报价。现在的要务就是将这一具有前瞻性的项目整合到其他工具制造商的生产车间。

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