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有一種系統，能自動地在工件和夾具之間替換，使得由機器人裝載的立式加工中心能快速地重新配置，以投入新的運作或修改的運作。在這個系統，機器人還可以無人值守運行的情況下更換工件。由于有了無人值守的額外產能，開發此系統的摩托車零件制造商終于改變了在最繁忙的時候不能及時發貨的狀況。

圖1 該系統中的機器人不僅加載和卸載工件，還更換軟爪工具，在貨架頂部可見到各種臺鉗爪套件

愛達荷州售后越野摩托離合器組件制造商Rekluse，其大部分訂單主要都出在冬季的幾個月。每年二月份，訂單量一般是剛過去的八月份的兩倍。為什么呢?因為在冬季，越野摩托車愛好者都在想著進行改裝。因此，Rekluse必須應對這種每年對產品需求的大幅度起落。

解決高峰需求問題似乎是顯而易見的。那為什么不把全年的零部件都做出來，存在庫房里應付過冬的需求呢?公司的老板兼創始人Albert Youngwerth解釋說，這解決方案是行不通的，因為有太多不同的零件號，公司不可能預測到哪些產品可能會有更高需求。有一款特殊的離合器出現在名人摩托車越野賽車手的雜志簡介上，那是一種促銷活動。此外，每年都會推出新型的摩托車，這意味著Rekluse必須設計和引進新的零件編號，以適應新的車型。所以，根本無法做到“未雨綢繆”。

多年來，公司對需求變化的反應很不理想，以至于舉步維艱。一個是臨時工問題。每年中有幾個月要雇6~8名臨時工來加盟有10~12名全職員工的制造團隊。由于這些臨時工缺乏加工技術經驗，對公司的業務和流程又了解不深，通常不能做好全職員工所能做的事情，Youngwerth先生說。但更成問題的是公司應對訂貨高峰的其他問題：總是不能及時做出反應。每年，Rekluse都會因為推遲發貨而讓一些客戶失望。

Youngwerth先生說，他知道答案就是自動化。如果他的工廠可以用自動化設備而不是額外的工作人員來滿足需求高峰，那么或許有能力在低谷的月份中少用或不用這些設備。這樣做顯然可以降低人工成本，他說。然而，當他聯系一家制造系統集成商為公司的一種零件家族策劃機器人裝載加工工藝時，他覺得價碼太高了，公司不可能為所有其他零件實施相同類型的解決方案。另外，當該工藝的策劃完成時，該工藝卻已經過時。由于產品改進以及摩托車新車型的修改，該家族零件的設計已經大大改變，以至于不可能再應用到自動化系統上而無需昂貴的策劃。對于Rekluse來說，機械加工機器人自動化的問題，是典型的機器人解決方案所固有的和專有的特性。

他和公司其他團隊的成員尋找解決這個問題的方法。他們問自己是否有不同的方法，一種用于機械加工的機器人的更加柔性的方法，是否能像在加工中心上更換虎鉗爪那樣容易地更換機器人工藝裝備?事實上，可不可以讓機器人用臺鉗爪來抓取?

尋求答案

用機器人為加工中心裝載和卸載工件和夾具這一想法現在已經成為Rekluse轉換工藝的“種子”。如今，廠里七臺不同的加工中心都用機器人裝載工件和夾具。在許多情況下，機器人在無人值守運行中更換任務，作為此運行計劃中的一部分，只需切換到不同的夾具。

Youngwerth先生現兼任VersaBuilt的總裁。這個公司是他建立的，旨在把這種柔性機器人系統推廣到其他機械加工廠。Pro Moto Billet是VersaBuilt的第一個客戶，該公司為立式加工中心購置了機器人系統，而不是新型的臥式加工中心。該公司正在考慮逐步淘汰臥式加工，因為在Rekluse的生產率結果表明，在立式加工中心上由機器人更換夾具實現的周期時間約為90%，這比Pro Moto使用更換托盤的臥式加工中心上通常所實現的還要好些。

但是，比生產率更顯著的是對生產率的影響。今年，Rekluse只雇了2名臨時工，而不是6~8名。Youngwerth先生說，今年公司實現了令人欣慰的生產里程碑。兩個冬天前，當公司只有一臺由機器人裝載的立式加工中心時，它的發貨仍然推遲了8周。現在，有了7臺機器人進給的機器。他說，在這個剛過去的冬天， Rekluse順利度過了旺季，沒有落后。

軟爪

當Youngwerth談到機器人看護機床系統往往十分“專業”時，說了不少使它做到“專業”的東西，就是“臂端工裝”。機床需要特定的夾具固定某些特定工件，機器人也需要抓手來夾住這些工件，要求是相同的。在由Rekluse開發、現由VersaBuilt銷售的機器人系統里，其靈活性來自一個事實，即工件的夾具和抓手是一樣的。“軟爪”——也就是說，把臺鉗爪加工成能與工件匹配——是用氣動或液壓的方式固定工件進入到機床工作區域的，而這些相同的“爪”也用氣動或液壓的方式固定在機器人的臂端。機器人每次拉出成品件時，實際上是拉出軟爪，因為機器人用這些爪來搬運成品，并從附近的貨架拿起下一件。當該系統轉換到另一個不同的零件號時，它可以把這些軟爪留在同一貨架內，并到貨架上的另一個點取另一組爪，執行下一個作業。