ABB 協作機器人助力奧地利汽車零組件大廠 ZKW 優化生產

機器人能否與人類安全共事呢？ 奧地利汽車零組件大廠 ZKW 的成功案例是最佳證明。在 ZKW 的生產線上，我們可以看到 12 台 ABB 協作機器人與作業員並肩作業、處理各種工件。這不僅能節省成本，更使高效生產成為可能。 

豪華汽車的 LED 照明系統的製程相當複雜。對於專門生產高端照明系統和電子產品的 ZKW 來說，該製程橫跨多達 15 個站點、繁複的操作步驟。許多零件都非常精細，需要多人協力組裝。除了這些複雜的操作外，工件在組裝過程中也不能受損。因此，ZKW 決定使用協作機器人來執行部分生產作業。該應用不僅需要符合所有法規和安全要求，還必須能高效地作業。

目前，機器人與人類並肩工作的場景仍不常見。通常的合作模式是在機器人接手作業前，人員必須離開工作區，以確保安全。這種做法雖能保障人員安全，但卻延長了生產時間，也阻礙了人機本應並肩作業、一起組裝零件的流程。由於 ZKW 照明系統公司的特殊需求，採取傳統解決方案是行不通的。

關鍵挑戰：LED 燈條製造

現代車輛照明系統由無數 LED 組成。這些 LED 通常不是單獨安裝，而是預先製作成一條帶有多顆 LED 的燈條，再分批裝配到照明裝置中。由 ZKW 公司採用 FlexPrint 技術生產的 LED 燈條長約 60 公分，產品特性極為脆弱，容易在初步處理時受損；因此，透過機械手臂抓取並精確定位在工件上，可以方便人員迅速將其固定，實踐人機協同作業、提升生產效率。

開發內部夾具和定位系統

為了在製程中實現抓取和定位 LED 燈條的需求，ZKW 自行開發了一套六爪式夾具系統，並將其安裝在 ABB GoFa™ CRB 15000 協作機器人上。整個組裝流程以夾具先抓取 LED 燈條，再將其移動至鎖螺絲工位；在上述步驟完成後，夾爪會主動移開，為作業員留出空間鎖螺絲。在此過程中，電動螺絲起子會與現場可程式控制器(PLC)進行通信，搭配順序控制系統負責協調機器人的各項操作步驟與動作。整個流程結束後，機器人會將產品拿到下個工位，便進行後續的加工作業。

為了確保複雜的夾具系統不會影響 GoFa 機器人的表現，開發工程師選擇碳纖維材質。這套夾具系統的機械加工、安裝和校準都是由內部系統工程師完成。此外，權衡夾具系統的重量分佈至關重要，以免在旋轉運動時產生任何失衡情況。

工廠內，一位有三年經驗的實習生，使用 ABB 的 RobotStudio® 模擬和程式設計以及 SafeMove 軟體進行機器人運動和程式設計教學。該機器人系統能在生產過程中，在左右兩種夾具系統之間切換工具。(不過一般為了保持高效運行，會盡量減少這種熱插拔的情況。) 整個生產步驟完全整合在 ZKW 自行設計和編程的 PLC 控制器中，該裝置也納入了公司內部的 SCADA 系統之中。

第二個挑戰：在有限空間內安裝螺絲

另一條生產線上也使用了 ABB 的 GoFa CRB 15000 協作機器人。在這條線上，需要將螺絲鎖入狹窄的空間固定組件，同時確保不會損壞照明裝置，並且能夠將螺絲牢固且精確地鎖入傾斜的孔洞位置。螺絲旋轉軸也是由 ZKW 系統工程部自行開發的，螺絲會自動送入。在這個步驟，人員和機器人會交替作業，彼此之間的距離往往不到 30 公分。

「生產線上的員工非常喜歡與 ABB 的協作機器人一起工作。在操作示範中，他們故意中斷機器人來展示 GoFa 的安全性。」 ZKW 的系統工程經理 Christian Blamauer 說。「我特別想強調一下我們實習生的表現。他們為協作機器人設計夾具，並解決了編程問題，在自動化專業中發揮了重要作用。」這也展現了 ZKW 對年輕人才的培養和重視。  

流暢的使用體驗

截至 2023 年中，ZKW 是奧地利使用 ABB 協作機器人最多的公司。「ZKW 在應用協作機器人方面表現卓越，展現出專業精神和創新能力。他們導入、測試檢測機器人的流程，堪為典範。這些機器人不僅通過了原型驗證，更迅速投入實際的大規模生產。」ABB 奧地利協作機器人產品專家 Dario Stojicic 對 ZKW 的成就給予高度評價。

在實施過程中，ZKW 工程團隊與 ABB 之間的良好合作是一大優勢。ZKW 的開發部門就位於生產設施旁邊。因此，原型生產的反饋意見能直接納入開發改進。此外，工會、安全專家、生產經理等相關人員也在早期階段就參與開發。

對 ZKW 照明系統公司來說，使用機器人是提升競爭力的一個重要環節。協作機器人能減輕員工枯燥的工作負擔，讓他們能專注於更有價值的任務，這有助於公司創造並長期維持崗位吸引力。由於人機之間密切合作，ZKW 找到了自動化、經濟效益和投資成本的最佳組合，目前 ZKW 正在規畫後續項目，將再次使用 ABB 協作機器人。