ABB可变频率驱动器（VFDS）用于各种工业和商业应用，以提高电动机运行的机械系统中的生产率和能效。不久前，美国只有10％的电动机由VFDS控制。该数字迅速增加，ABB驱动新柏林的制造工厂Wi，一直在每月近一年的新单位输出记录。

ABB VFDS的组装历史上一直是手动过程，具有生产线的操作员系列紧固和接线每个驱动器的复杂部件。2018年，面对越来越严格紧张的劳动力市场的生产需求，ABB植物工程师开始调查安装机器人自动化以补充其现有制造人员的可能性。

“在短期内支持没有交货中断的增长是追求自动化的主要动机，”凯尔Chadek表示，该集团领先于ABB新柏林设施的先进制造。“但它也与我们的长期计划同步，以便将我们的运营和吸引力升级到希望参与先进制造技术的年轻劳动力。”

Chadek和他的团队决定了机器人自动化的最初引入将在最终功能测试后处理驱动器的位置。这种高度重复，单调但细节的任务需要运算符录制驱动模型，解开27螺钉在I / O测试板上，并记录所有测试数据。松动螺钉是一种艰苦的任务，导致操作者的压力，并且容易损坏可重复使用的测试板。

测试后处理也有些瓶颈，因为操作员在多个站之间分开，通常会导致经过测试的驱动器在被发送到线路中的下一步之前闲置。自动化任务将建立更好的流过车站，同时允许操作员更加支持其他生产任务。

自然选择

Chadek在ABB集团内部拥有成熟的机器人业务，因此在开始信息收集过程时并不需要花太多时间。选择价值供应商(ABB对系统集成商的术语)进行系统设计、安装和调试就不是那么明显了。在面试了几位推荐的候选人后，ABB选择了IAS Inc.，这是一家经验丰富和创新的集成商，位于驱动器工厂附近。

与ABB机器人工程人员一起，IAS和ABB驱动器生产团队开始了评估和发现过程，以确定测试后处理系统的理想机器人和外围设备。

可加工机器人的评估最初包括一个小的六轴铰接臂机器人，但是空间限制以及机器人处理多个不同的任务LED IAS以推荐双臂IRB 14000 Yumi协作机器人。

IAS项目经理David Raschke说:“YuMi的两条手臂连接在一个普通人体躯干大小的核心上，这使得它能够适应以前由人工操作人员占据的工作空间。”每只手臂都有专门的工具，YuMi能够独立执行多个任务。与单臂相比，这两支手臂还能协同工作，以更快的速度完成复杂任务。这种能力提高了系统的吞吐量，同时无需更换工具，从而简化了编程。”

此外，Yumi的协作性质消除了在厂房高交通环境中进行重大保护的必要性。可以通过访问机器人的工作人员快速弥补系统的任何问题，而无需通过任何主要的安全屏障。

YuMi的合作特点包括一个轻量级的刚性镁骨架，覆盖一个漂浮的塑料外壳，包裹在柔软的填充物中，以吸收冲击。如果YuMi察觉到意外的冲击，比如与同事的碰撞，它会在几毫秒内停止运动。运动可以重新启动，就像按下遥控器上的播放一样容易。

机器人后测试处理

在最终组装增值组件之前，每个ABB驱动器都要经过一系列测试，以适应特定的应用。一旦通过，就在加热炉中对风扇进行压力测试。当测试完成时，驱动器被手动从炉中取出，放置在传送带上，并路由到YuMi机器人。一旦传送带上的传感器将下一个驱动器从队列中释放出来，执行器就会将其固定在机器人面前。

在机器人的右臂中嵌入的视觉系统通过扫描驱动器上的条形码来识别特定单元，记录信息并与测试数据库接口以验证驱动器是否已通过。扫描还确定驱动器的帧大小，通知机器人在其中开始第二组扫描，该扫描识别驱动器前部的27螺钉的位置，这对于四种不同的帧尺寸中的每一个配置不同的方式。

随着机器人确定螺丝的X和Y位置，左臂配备了阿特拉斯-科普柯微型扭矩智能螺丝刀，将27个螺丝拧松到释放测试板所需的程度。右臂上的真空夹持器将测试板放在传送带上，以便在另一个驱动器上重复使用。

基于测试结果，PLC确定了驱动器的路由方式。通过测试的驱动器被发送到最终的生产输送机。没有通过的驱动器在返工输送机上被路由，测试板仍然完好无损。

提高性能

从进入退出，整个过程需要2.5分钟，可与前一个手动过程的吞吐量相媲美。

然而，系统一致性是主要的好处。除了通过测试站改进的流量外，致力于任务的机器人允许先前任务的操作员移动到他的生产力贡献更大的线上的另一个区域。与测试数据库的自动接口也比手动过程更准确，这易于偶尔记录错误。

整体质量改进导致废料减少。Yumi的vison系统创建的精度允许该位精确地与每个螺钉啮合，消除了对另一臂的需要保持螺钉的导向器，原本设计的螺钉稳定。与yumi集成的智能工具具有力量和扭矩传感，可确保机器人解开螺钉，足以解开测试板。手动螺丝枪操作器经常有问题，拧下太多或太少，损坏了测试板和螺钉并导致延迟。

“一年后看着它，我会说我们的第一次进入机器人自动化已经成功。测试站有点粗糙，现在，机器人提供的一致性，整个生产线运行更顺利，“Chadek说。“IAS和ABB机器人工程师之间的协作是巨大的，从初始咨询和设计阶段，通过安装和微调。”

可制造性设计

Chadek补充说，ABB驱动器生产团队已经了解了很多关于可制造性的设计，这将有助于它追求进一步的机器人自动化。例如，最初在接线盒中使用的扁平螺钉的凹槽太紧，不能被机器人螺丝刀钻头啮合。对位本身的修改以及采用较大的槽螺钉导致了消除了引导螺杆的需要的过程细化。这种改善了循环时间，没有螺丝刀需要等待另一臂将螺钉导向装置放入位置。

由于引入了进一步的驱动器，设计团队肯定会限制终端块和其他组件固定装置的配置变化，以便更好地促进自动组装。

Chadek说:“我们正在积极评估将对我们下一轮机器人自动化带来最大影响的领域。”“有了第一轮的知识，我们现在有了经验、信心和热情继续前进。”