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機能升級:移動機器人實現工具機自動化

從價格飆漲到專業技術工人短缺——工業界正面臨越來越大的壓力。KUKA 和 CNC 工具機製造商 HELLER 透過一個前導計劃,聯手開發了一個智慧化應用程式來因應這些挑戰:採用移動機器人來為工具機自動化裝卸刀具,大幅減輕員工的負擔。


自動化裝載工具機的刀具,仍處於起步階段

小量生產,複雜度又高,當然一切又得快速進行。每個客戶都有不同的特別要求,這對工業領域的許多業者構成了很大的挑戰,同時,他們還必須克服技術人員短缺和原材料與服務價格上漲等問題。這些問題都可以透過自動化來解決。幸而如今例如堆垛、搬運或組裝任務,以及工件加工等的自動化技術,都已經非常先進。然而,工具機裝卸刀具過程的自動化卻仍處於起步階段,尚未達到靈活自如的程度。因此,活躍在全球的HELLER 集團 與 KUKA 共同發起並實施了一個前導計劃,致力於縮小這一缺口。

自主移動機器人負責裝載工具機的刀具

自主行動式機器人可以提高生產率並優化生產過程。

利用豐富的機器人技術實現更徹底的自動化

「這個領域蘊藏著極大潛力。這不僅僅是工具機前段作業的自動化,同時也包括後續作業的自動化」,Robert Eber 表示,他的職責是 HELLER 的堆垛和機器人自動化過程。該公司集團在全球共有五個生產基地,專門為切割加工生產最先進的 CNC 工具機和製造加工系統。這家公司於 1894 年在德國尼爾廷根(Nürtingen)成立,涉足領域廣泛,例如一般機械製造、能源技術、流體技術、航太工業、汽車工業以及其供應商和許多其他產業的眾多公司,都是該公司的客戶。在此之前的多項任務中,HELLER 就採用了 KUKA 的機器人輔助解決方案。然而,這個利用機器人裝載工具機刀具的前導計劃,則是兩家公司首度合作開發可銷售的應用程式。

HELLER 採用客制化自動化技術解決方案。

高度靈活:移動機器人可執行裝載工具機刀具

合作的初衷是找出有哪些手動流程可以以自動化取代,並找出有哪些地方還存在限制。「我們聯繫了 HELLER 公司,問他們是否認為需要移動機器人技術,而答案是肯定的。這引發了最初的想法、方案,最終形成了我們的前導計劃」,KUKA 全球業務開發部經理 Steffen Günther 說道。兩家公司在 2021 年春季開始執行這個計劃,經過大約一年的努力和遭遇一次又一次挑戰之後,終於找到了正確的流程。

移動機器人提高生產率

整套系統的運作方式如下:根據員工所提供的生產訂單資訊,CERTA 公司的主控電腦會確定工具機需要哪些刀具,並向 KMR CYBERTECH 發出指令從庫房中取出適當的刀具。承載著一架 KR CYBERTECH 的全向驅動行動平台便起程出發,前往為工具機裝載刀具。「KMR CYBERTECH 是這方面最理想的產品,因為我們的刀架最重可達 20 公斤」,Steffen Günther 指出。機器人連接臂抓取所需的刀具,並將它們放置在平台上合適的工裝上,接著平台便繼續它的運行。


有了這套自動化解決方案,就不再需要員工前往工具機裝上刀具。我們也因此能夠轉移人工作業的重心。

HELLER 工業棧板和機器人自動化部組長 Robert Eber

移動機器人的優勢

KMR CYBERTECH 將刀具送到相關的工具機上,以便將其裝在需要的地方。有了這套為工具機自動裝載刀具的自動化解決方案,就不再需要由員工前往工具機放置刀具。我們也因此能夠轉移人工作業的重心」,Robert Eber 解釋道。在這個解決方案中,KMR CYBERTECH 不僅能裝卸刀具,還能換刀。例如,當主控電腦接收到有關刀具磨損的資訊,平台便會前往相關的工具機。拆下舊刀具、運離、拿取新刀具、裝入工具機——完成!

機器人可以學習操作工具機。

系統裡的自主移動式機器人

在開發這個自動裝載工具機刀具的解決方案時,所面臨的一項特殊挑戰,就是所有相關系統之間的通訊。「在哪裡和什麼時候有哪些資料可以使用?資料交換介面對我們來說是最大的挑戰」,Robert Eber 說。借助 KUKA 和 HELLER 豐富密集的自動化專業知識,並經過幾次測試之後,他們找到了一種合適的方法,使行動平台不再是簡單地從甲地移動到乙地。現在,行動平台會臨時獲得必要的資訊,根據這些資訊,平台隨時可以準確地知道要執行什麼樣的任務。

移動機器人可以全天候 24 小時執行這些工作,因此讓專業技師能夠專注於他們的技能,將時間用在可創造價值的工作上。

KUKA 全球業務開發部經理 Steffen Günther

為使用者提供靈活性

此外,在這個前導計劃中,還需實現另一個要求。「我們希望盡量避免改變手動運作的部分」,Eber 說。「這表示:如果有必要,員工仍繼續能夠裝上刀具和管理資料。」
靈活且自動化:行動機器人不僅能夠搬運工件,還可以為工具機裝載刀具。

客戶對工具機機器人的需求

這項計劃已順利結束,而且也確立了可行性:通訊功能正常,如今工具機可以由人員和機器人裝載刀具。「我們現在將觀察市場趨勢,並準備進入下一個階段,對客戶的詢問做出回應」,Eber 強調說。對於 KUKA 來說,這也是第一個涉及工具機自動化領域的行動機器人重要專案。Steffen Günther 堅信,這可以減緩專業技術人員短缺的影響,同時加強工業公司的實力。「行動機器人可以全天候 24 小時執行這些工作,因此讓專業技師能夠專注於他們的技能,將時間用在可創造價值的工作上。」有了穩固的基石,KUKA 已經與 HELLER 合作催生了首批客戶專案和報價。此刻的任務,就是將這個具有前瞻性的專案整合到其他工具機製造商的廠房裡了。

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