TOOLCRAFT公司

新型e系列協作機器人處理醫療器械多功能精密加工任務

01 短篇案例

Toolcraft是位于華盛頓州西雅圖的一家小型機械工廠，優傲機器人新型旗艦系列中的協作機器人以30微米重復精度和內置力/扭矩傳感為這里帶來了一派全新景象。該公司需要對數控機床內高難度的三操作機器看護實施自動化改造，通過引入UR5e協作機器人，公司的生產成本節省了23％，產量攀升了43％。

02 挑戰

當Toolcraft接到大訂單，需要以7*24三班倒的模式生產時，公司就會陷入兩難境地。運營總監Steve Wittenberg說：“沒人想上夜班。即便發了招聘廣告，也沒幾個人來應聘。”他發現當地的失業率僅為3%。于是，Toolcraft將目光投向了自動化領域，最初是考慮引入傳統工業機器人。

他說：“如果僅僅考慮機器人硬件，這似乎是一種更加經濟高效的解決方案，但是，考慮到撤掉防護欄、節省操作時間、消除繁瑣編程等種種優勢后，我們最終選擇了優傲機器人。”

視頻 — 美國Toolcraft公司

03 解決方案

Toolcraft要完成的訂單是一個醫療設備的多線程部件，需要加載到三步數控加工操作中。Toolcraft與優傲機器人的認證系統集成商Rapid Design Solutions（快速設計解決方案）討論了這一問題。公司所有人Troy Ojalehto強調了優傲機器人e系列協作機器人的高精度特性。他說：“進行多操作精密加工時，精度要求也會提高，當我們聽說UR5e的重復精度可達30微米時，我們非常興奮，這的確與傳統工業機器人不分伯仲，對我們的吸引力很大。我還沒見過其他協作機器人在進行多操作加工時能達到這么高的精度。送入原材料后，最終呈現的就是高精度零件。

UR5e投入生產半年后，Toolcraft的Wittenberg很快就帶來了喜訊。他說：“產量大幅增加，我們能排夜班了，每周零件產量也從255個增加到了370個。與此同時，我們提前七周完成了年度生產任務，可以將機器用來生產其他零件。”他補充說，成本降低了23％，因此Toolcraft大約只需12個月，就能收回在UR5e上的投資。“在許多長期工作中，我們將更具競爭力。”

像人類操作員一樣工作

優傲機器人新型旗艦系列的協作機器人的另一個新功能是在所有關節中進行力反饋，這是使零件緊密貼合數控夾具的關鍵因素。Wittenberg說：“借助X、Y和旋轉Z軸上的自由力運動，我們可以將零件放在那里、扭動，然后根據這一適配度輕松完成編程。這樣基本上可以實現類似于人類操作員的機器人操作。

加工周期56分鐘，其中只有6分鐘需要UR5e看護零件。其余時間協作機器人只是在等待下一個周期。但我們不想讓它閑下來。”他講述了公司添加零件沖洗和清洗站的方法。當UR5e將機械加工零件從機床中取出時，協作機器人會先將零件浸入沖洗液中，然后用空氣噴射器吹干，最后將零件放在架子上等待裝運。機加工車間還可以通過UR5e的I/O接口輕松控制氣動固定裝置和門致動器。Ojalehto解釋道：“這大幅減少了對數控接線的需求，并保留了數控機床的所有標準安全功能。”

當Toolcraft在系統集成商的幫助下運行初始應用程序后，機加工車間就能夠自行編程和安裝沖洗和干燥站。Wittenberg說：“讓我們真正做到這一點的是優傲機器人提供的各種免費在線支持，在我們的自動化工程師參加在線UR學院之后，他花了幾個小時與集成商合作，并在沒有外部支持的情況下，成功將該工作站添加到了協作機器人的工作周期中。

起初，由于UR5e將無法執行正常的機器管理工作，Wittenberg還擔心在沖洗站的編程階段產量將會下滑。Toolcraft的團隊發現，他們可以使用優傲機器人的模擬器，并在協作機器人保持工作的同時，對循環的幾乎所有新增操作進行離線編程。

UR+夾具加速集成

另一項加速集成的UR方案是UR+計劃，該計劃會對機器人的外圍設備進行認證，例如夾具、視覺系統、軟件和其他配件，以便與UR協作機器人無縫協作。Rapid Design Solutions的Ojalehto說：“對于這種應用，我們選擇了Pneu-Connect氣動夾具，主要原因是它經過了UR+認證，可以與優傲一起使用，所有夾具軟件都直接集成在UR示教器上，無需進行任何腳本編碼。”

每年增設一臺協作機器人，下一步目標是臥式軋機自動化

鑒于首臺協作機器人的出色表現，現在，Toolcraft計劃每年增加一臺協作機器人。Wittenberg說：“我們自己的自動化工程師現在可以介入并排除任何有礙我們實現這一目標的問題。這是一項潛在的挑戰，由于軋機在銑床內外交換，這給固定帶來了一些困難。但我們相信，我們可以通過使用優傲機器人和一些新型固定技術來解決這些難題。”Wittenberg還說，下一個要在工廠實現自動化的是臥式軋機。

UR協作機器人型號：UR5e

所用UR+產品：PHD Pneu Connect夾具

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“當我們聽說UR5e的重復精度可達30微米時，我們非常興奮，這的確與傳統工業機器人不分伯仲，對我們的吸引力很大。”

TROY OJALEHTO Rapid Design Solutions所有者

04 公司

Toolcraft總部位于華盛頓州西雅圖市郊的門羅，是一家為航空航天、醫療和國防工業制造零件的小型機械工廠，提供高效、精確和一致的數控加工解決方案。www.tcprecision.com

Featuring 30 micron repeatability, the UR5e was up to the task of handling the precise insertion of the multi-threaded part into the CNC fixturing. The CNC cycle includes three operations in a vertical mill, two in vise fixtures, and one in a 4th axis rotary unit.

UR5e的重復精度可達30微米，可勝任將多線程零件精準插入數控固定裝置的任務。數控周期在垂直軋機進行的三項操作、在虎鉗固定裝置的兩項操作，以及在第4軸旋轉單元的操作。

“The UR’s free-drive function greatly reduces the time to teach robot points,” says Brian Laulainen, automation engineer at Toolcraft.

Toolcraft的自動化工程師Brian Laulainen說：“UR的自由驅動功能大幅減少了向機器人示教點位的時間。”

The parts produced in the CNC machining cycle tended by the UR5e is a multi-threaded medical device component, requiring high precision, three-step handling inside the CNC.

由UR5e提供的數控加工周期管理所生產的零件是一種多線程醫療設備組件，需要在數控內部進行三步高精度操作。

Toolcraft chose the UR+ certified gripper PneuConnect from PHD as end-of-arm-tooling for the UR5e. Being UR+ certified means the gripper is certified to work seamless with UR cobots with all programming software integrated directly on the UR cobot’s teach pendant.

Toolcraft選擇了PHD的UR+認證夾具PneuConnect作為UR5e的臂端工具。獲得UR+意味著夾具經過認證，可與UR協作機器人無縫集成，所有編程軟件均可直接集成在UR協作機器人的示教器上。

With the UR5e, Toolcraft was able to finish their annual production seven weeks sooner than with manual labor.

借助UR5e，相比手工操作，Toolcraft能提前7周完成年度生產任務。

“The UR’s free-drive function greatly reduces the time to teach robot points,” says Troy Ojalehto, owner of Rapid Design Solutions. The UR cobots can easily be programmed through the ‘teach method’ by simply moving the arm through desired waypoints that are added to the program on the teach pendant. Using the UR simulator for programming, Toolcraft created the entire program for the parts rinsing and drying station offline, just inserting the waypoints as they transferred the program to the teac

Rapid Design Solutions的所有者Troy Ojalehto說：“UR的自由驅動功能大幅減少了向機器人示教點位的時間。”UR協作機器人可通過“示教方法”輕松編程，在示教器的程序上添加所需路點后，只需將手臂移動到相應點位即可。使用UR模擬器進行編程。Toolcraft為零件離線沖洗和干燥站創造了完整程序，只需在路點將程序傳輸至示教器時，將其插入即可。

After Troy Ojalehto (left) at Rapid Design Solutions, a Certified Systems Integrator of Universal Robots, developed the initial application, Toolcraft’s automation engineer, Brian Laulainen (right), was able to handle the daily operation in addition to developing a parts rinsing and drying station as an application add-on for the UR5e. Laulainen did the training through the UR Academy, then supplemented with a few hours hands-on training with Ojalehto.

在優傲機器人的認證系統集成商Rapid Design Solutions的Troy Ojalehto（左）開發了初始應用程序后，Toolcraft的自動化工程師Brian Laulainen（右）就能夠處理日常操作，并開發零件沖洗和干燥站，以此作為UR5e的一款附加應用程序。Laulainen通過UR學院接受了培訓，然后又在Ojalehto的指導下進行了數小時的實踐培訓。

已解決的自動化難題：