Sequoia自動化公司擁有一個CNC精密數(shù)控加工車間，為汽車工業(yè)提供二級和三級零件，他們亟需縮減生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率和保持在這一行業(yè)中的競爭優(yōu)勢。為了很好地解決公司所面臨的這些問題，需要提高該公司生產(chǎn)車間中雙托盤立式加工中心的自動化水平，設計安裝小巧玲瓏的機器人，以滿足機床上大量工件的裝卸要求。該公司的管理人員注意到，應用機器人是充分發(fā)揮車間潛力的關(guān)鍵，它可以使車間的生產(chǎn)率提高5倍以上。

Sequoia 自動化公司從事汽車空調(diào)系統(tǒng)連接器的專業(yè)化生產(chǎn)，一般來說，這種連接件的體積較小，安裝于2~2.5 in的管子內(nèi)。他們首先將采用擠出工藝生產(chǎn)的鋁棒鋸斷，然后在立式加工中心上加工生產(chǎn)。加工的工位主要包括孔徑和其他內(nèi)部的一些部位，其外形通常還保持著原來擠出件的毛坯外形。

該車間擁有34臺立式加工中心，大部分機床配有分度工作臺。由于在長期的加工周期中，夾具中的零件處于滿負荷的狀態(tài)，因此一名操作員一般可以操作2臺立式加工中心。這樣做盡管節(jié)約了一定的勞力成本，但如果與Sequoia 自動化公司競爭對手所操作運行的旋轉(zhuǎn)式組合機床相比，加工中心的競爭能力就顯得相對不足了。

為了提高機床的生產(chǎn)效率，該加工車間開始以雙托盤立式加工中心替代老式機床。該公司的總經(jīng)理Dennis J. Burke先生解釋說：“現(xiàn)在，老式機床被放置一邊而棄之不用，操作員從新機床的夾具上卸下加工后的成品，然后更換上新的毛坯件。為了減少待機停工時間，我們開始用雙托盤加工中心更換了老式機床，這樣，當一個托盤上裝卡的工件在加工的時候，操作員可以在另一個托盤的夾具上裝卸另外一些工件。在過去4年中，我們購置了7臺雙托盤立式加工中心，在這些機床上，我們只需幾秒鐘的時間就可完成兩個托盤的相互交換，從而大大縮短了停機時間。”

雙托盤機床的應用使該公司在正確的方向上邁進了一步，但仍然有許多工作有待于進一步改進。該公司的質(zhì)量控制部主任Cheryl Schraut先生補充說：“由于全球性經(jīng)濟問題，我們不但要與本地區(qū)同一街道上的車間進行競爭，而且還要與南美、印度、英國以及全世界的公司進行競爭。每臺機床所需雇傭的操作員費用越來越高，顯然，我們必須找到一些切實可行的辦法，提高加工工藝的自動化水平。問題是，我們只是一個加工車間，沒有長線生產(chǎn)業(yè)務。因此我們面臨的挑戰(zhàn)是加工工藝的自動化革命，而不是借助于它們本身的自動化。”

如何實現(xiàn)自動化？

根據(jù)Burke先生的預測，采用機器人技術(shù)是實現(xiàn)他們車間加工操作自動化革命的最佳解決方案，盡管他還不能肯定究竟采用哪一類機器人最適合于他們的工作。

Bruke先生對多種自動化方案進行了研究，希望能找到一種最適合于現(xiàn)有機床和現(xiàn)有加工工藝的最佳解決方案。隨著一系列選用方案的不斷考證，一種最理想的機器人方案終于開始浮出水面。這種機器人必須小巧玲瓏、重量輕、成本效益高。它應專為一臺立式加工中心提供服務，而不是同時為幾臺機床服務。當不需要機器人提供服務時，可讓機器人退出工作現(xiàn)場，使操作員以普通的工作方式操作機床，也就是說采用手工方式裝卸工件。

于是Burke先生向Fanuc機器人公司的地區(qū)銷售經(jīng)理Gary Kowalsiki先生具體描述了他對所需機器人的一些想法。

Sequoia 自動化公司首先從Yamazen公司購買兩臺Fanuc CNC Mate 200i生產(chǎn)型機器人，同時還包括兩臺由NTC 美洲公司提供的NV4G CNC雙托盤立式數(shù)控加工中心，上面配有多功能工裝夾具，可加工承接該公司的大批量訂單。

Fanuc公司設計的Mate 200i型機器人，其結(jié)構(gòu)小巧，可作為一個低成本的機床解決方案。這一裝置是按照成套設備的方式開發(fā)的，可直接與機床的接口連接，整套自容式系統(tǒng)裝置包括一個6軸的機器人，其臂長可延伸19 in。這種機器人可安裝到車床、銑床、加工中心和其他機床上，為裝卸工件提供服務，其裝卸高度離地面36~44 in。這種機器人的重量很輕（只有1050Ib），可以用于起重設備起吊，將其安裝到工廠內(nèi)任何與之相匹配或允許其接近的機器上。

機器人可移動幾英尺的距離

Sequoia 自動化公司只需要機器人向旁邊移動幾英尺的距離，使其靠近機床。機器人的手臂安裝在一個左右滾動的平臺上，可以使其在機床工件的裝卸區(qū)來回移動。防護罩的右側(cè)可以與平臺一起移動，并向防護罩的左側(cè)伸縮。當平臺全面向右邊延伸時，機器人就處于工件裝卸區(qū)的正前方，防護罩約占3×7ft.的面積；當其向左邊伸縮時，其面積將縮減到3×4ft.。

要使機器人離開機床橫向移動，必須拆除兩個銷釘后才能使機器人向左移動。機器人在機床工件裝卸區(qū)正前方的重新定位需要由操作員將機器人推回到原來的位置上，并將銷釘重新安裝到防護罩的面板上，并將安裝墊塊用螺絲擰緊，固定在平臺的支架上，直到支架觸及到地面為止，這時，機器人準備就緒，可以開始工作了。

目前，Sequoia 自動化公司正在使用其新近安裝的機器人裝置，裝卸雙托盤立式加工中心上的工件，這個加工件就是汽車空調(diào)系統(tǒng)的連接件。立式加工中心采用并列的排列方式，每臺機床都用于零件的兩側(cè)加工。

加工順序

連接件在加工時，首先是機器人從工件庫的工件撿取工作站移動到一個擠出毛坯件上，并將這一毛坯件傳送到一個由液壓驅(qū)動控制的多功能工件夾具空穴內(nèi)，該夾具安裝在立式加工中心空置的一個托盤上。當工件夾具上的12個空穴都裝上毛坯以后，將毛坯件精確定位并夾緊，然后送入機床開始加工。

立式加工中心的防護門打開，托盤開關(guān)定位，將裝滿工件的夾具放置到加工區(qū)域加工。當機床加工工件的第一面時，機器人開始將更多的毛坯件安裝到第二個空置的托盤夾具上。當毛坯件端部的第一面加工完成以后，托盤再一次更換位置。機器人從第一個托盤上卸除加工完第一面的工件，然后將其傳送到在機器人防護罩內(nèi)的“翻板工作站”，然后從內(nèi)側(cè)板將其安裝到工作站上，并通過這一工作站將工件有效地翻轉(zhuǎn)，使未加工面朝上，并再次安裝到夾具上夾緊。

將第一面經(jīng)過加工的12個零件再次裝卡到夾具以后，托盤再一次改變位置，然后開始工件第二面的加工。現(xiàn)在托盤上的零件已經(jīng)完全加工，但托盤需要重新改變位置，以便讓機器人從托盤上卸下零件。

然而在機器人卸下加工后的零件前，采用安裝在機器人夾鉗基座上的高速壓縮空氣噴嘴，吹除遺留在整個夾具上的切屑，因為在卸除零件等過程中，可能會有一些切屑掉落到一個或多個空穴內(nèi)，影響下一批工件的正確就位。從毛坯件的安裝進行第一面加工到零件完成全部加工，直到將成品傳送到下一區(qū)域，大約需要30min的時間。