Sequoia自動(dòng)化公司擁有一個(gè)CNC精密數(shù)控加工車間，為汽車工業(yè)提供二級(jí)和三級(jí)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。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(dòng)化水平，設(shè)計(jì)安裝小巧玲瓏的機(jī)器人，以滿足機(jī)床上大量工件的裝卸要求。該公司的管理人員注意到，應(yīng)用機(jī)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(dòng)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(tái)立式加工中心，大部分機(jī)床配有分度工作臺(tái)。由于在長期的加工周期中，夾具中的零件處于滿負(fù)荷的狀態(tài)，因此一名操作員一般可以操作2臺(tái)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(dòng)化公司競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所操作運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)式組合機(jī)床相比，加工中心的競(jìng)爭(zhēng)能力就顯得相對(duì)不足了。

為了提高機(jī)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(jī)床。該公司的總經(jīng)理Dennis J. Burke先生解釋說：“現(xiàn)在，老式機(jī)床被放置一邊而棄之不用，操作員從新機(jī)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(jī)停工時(shí)間，我們開始用雙托盤加工中心更換了老式機(jī)床，這樣，當(dāng)一個(gè)托盤上裝卡的工件在加工的時(shí)候，操作員可以在另一個(gè)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(tái)雙托盤立式加工中心，在這些機(jī)床上，我們只需幾秒鐘的時(shí)間就可完成兩個(gè)托盤的相互交換，從而大大縮短了停機(jī)時(shí)間。”

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

如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化？

根據(jù)Burke先生的預(yù)測(cè)，采用機(jī)器人技術(shù)是實(shí)現(xiàn)他們車間加工操作自動(dòng)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(jī)器人最適合于他們的工作。

Bruke先生對(duì)多種自動(dòng)化方案進(jìn)行了研究，希望能找到一種最適合于現(xiàn)有機(jī)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(jī)器人方案終于開始浮出水面。這種機(jī)器人必須小巧玲瓏、重量輕、成本效益高。它應(yīng)專為一臺(tái)立式加工中心提供服務(wù)，而不是同時(shí)為幾臺(tái)機(jī)床服務(wù)。當(dāng)不需要機(jī)器人提供服務(wù)時(shí)，可讓機(jī)器人退出工作現(xiàn)場(chǎng)，使操作員以普通的工作方式操作機(jī)床，也就是說采用手工方式裝卸工件。

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

Sequoia 自動(dòng)化公司首先從Yamazen公司購買兩臺(tái)Fanuc CNC Mate 200i生產(chǎn)型機(jī)器人，同時(shí)還包括兩臺(tái)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(shè)計(jì)的Mate 200i型機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)小巧，可作為一個(gè)低成本的機(jī)床解決方案。這一裝置是按照成套設(shè)備的方式開發(fā)的，可直接與機(jī)床的接口連接，整套自容式系統(tǒng)裝置包括一個(gè)6軸的機(jī)器人，其臂長可延伸19 in。這種機(jī)器人可安裝到車床、銑床、加工中心和其他機(jī)床上，為裝卸工件提供服務(wù)，其裝卸高度離地面36~44 in。這種機(jī)器人的重量很輕（只有1050Ib），可以用于起重設(shè)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(jī)器上。

機(jī)器人可移動(dòng)幾英尺的距離

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

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

目前，Sequoia 自動(dòng)化公司正在使用其新近安裝的機(jī)器人裝置，裝卸雙托盤立式加工中心上的工件，這個(gè)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(tái)機(jī)床都用于零件的兩側(cè)加工。

加工順序

連接件在加工時(shí)，首先是機(jī)器人從工件庫的工件撿取工作站移動(dòng)到一個(gè)擠出毛坯件上，并將這一毛坯件傳送到一個(gè)由液壓驅(qū)動(dòng)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(gè)托盤上。當(dāng)工件夾具上的12個(gè)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(jī)床開始加工。

立式加工中心的防護(hù)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(dāng)機(jī)床加工工件的第一面時(shí)，機(jī)器人開始將更多的毛坯件安裝到第二個(gè)空置的托盤夾具上。當(dāng)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(jī)器人從第一個(gè)托盤上卸除加工完第一面的工件，然后將其傳送到在機(jī)器人防護(hù)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(gè)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(jī)器人從托盤上卸下零件。

然而在機(jī)器人卸下加工后的零件前，采用安裝在機(jī)器人夾鉗基座上的高速壓縮空氣噴嘴，吹除遺留在整個(gè)夾具上的切屑，因?yàn)樵谛冻慵冗^程中，可能會(huì)有一些切屑掉落到一個(gè)或多個(gè)空穴內(nèi)，影響下一批工件的正確就位。從毛坯件的安裝進(jìn)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(shí)間。