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極端環境下的機器人（rén）應用（yòng）（3）工業電池的生產

2019-4-28 來源：國機智能技術研究（jiū）院作者：Tanya M. Anandan 吳桐

工業電池生產的重載需求和熔化產生（shēng）的鉛（qiān）塵（chén）對重型機器人（rén）不構成障礙。而空氣中的鉛塵，對（duì）工人的健康是有害的。

當位於伊利諾伊州（zhōu）納珀維爾的為重卡和電（diàn）子設備提供電（diàn）池的製造（zào）商Battery Builders Inc.（BBI）決定升級他們的設備時，他們對新（xīn）機器人的預期很多。他們將（jiāng）以更少（shǎo）的勞動（dòng）力使產量增加一倍以上（shàng），提高產品（pǐn）質量（liàng），降低健康和安全風險。

機器人自動化（huà）在這六站式工（gōng）業電池製造過（guò）程中（zhōng）處理重載搬運作業，同時減少操作員接觸空氣中鉛（qiān）塵的風險。（由川崎（美國）提（tí）供）。由於過時設備導致生產延遲提高了成本使他們很無奈，BBI決定（dìng）與來自密歇根州本頓港的Mac工程公司合作，更換（huàn）他們25年前的（de）COS機器（COS是Case-On-Strap的縮寫（xiě），是指用鉛將各組電池單元極板的極耳熔鑄在一起，編者注）。Mac還集成了一個川崎ZX300S重載機器人來服（fú）務新的六站COS機器。自動化機器（qì）操作任務將工人數量從7人減少到5人，並使（shǐ）他們在製造廠的其他領域獲得更多高價值任（rèn）務（wù）的自由。

機器人首先精確地對齊垂直堆疊（dié）的電池板組，確保邊緣均勻齊（qí）平。然後，機器（qì）人拿起盤子，將它們放在一（yī）個大毛刷上，去除末端連接器或極耳上殘（cán）留的任何碎屑。接下來，機器人（rén）使產品通過一個熔化過程，為金屬極耳去除金屬氧化（huà）物，金屬氧化物（wù）可能在加熱時形成了珠狀。然後將極耳浸入錫中以建立更牢固的連接，然後再次浸入熔化（huà）的鉛中以連接電池板並建立正負極（jí）。最後，機器人將電池板放入最後一個工（gōng）作（zuò）站，自動將電池板（bǎn）插入一個成型塑料外殼。

BBI需要一個精密的負荷能力強的設備來（lái）持續校準（zhǔn）136公斤的電池（chí）板，每天最多500次。川崎機器人（rén）有300公斤的有效（xiào）載荷，長達3230毫米的工作半徑，和最小的死角空間，底座很小而工作範圍很大。高重複（fù）性（±0.3 mm）使其非常適合需要（yào）精度和重物提升的應用（yòng）。總之，這些（xiē）特性使機器人能夠對（duì）接在不同高度的多台機（jī）器，同時生產出更一致的（de）產品。

BBI的助理經理說：“我（wǒ）們已經看到了產品質量的明顯變化。”“不僅是機器人的運動精確，它周圍的所有設備也是如此。所有的一切（qiē）都是自動化的，而且這種組合使產品更加精確。”

圖一圖二展（zhǎn）示了川崎機器人在電池（chí）生產中的應（yīng）用，它執（zhí）行整個六站COS過程，包括電池板（bǎn）對齊、刷、熔融處理、浸錫、浸（jìn）熔融鉛、和套管。在多步COS過程中，改變電（diàn）池類型，隻需改變機械臂末（mò）端工具即可。針對不同類型的電池，操作員會更換機器（qì）人上的抓手。

高產量、低風（fēng）險

雖然增加產量是BBI設（shè）備升級的主要目標（biāo），但帶來的健康和安全效益是他們沒（méi）預見到的。相（xiàng）對於新的自動化工藝，人工（gōng）堆疊電池板並將其裝入箱子中產生的鉛塵更容易暴露在（zài）空氣中。舊流程（chéng）還要求員工舉起更重的重物，從而導致更大的受（shòu）傷風險。

對於BBI來說，重要的是要看到自動化不僅對他們的盈虧線，而且（qiě）對他（tā）們員工的工作環境也產生積極影響。

BBI的環境健康與安全（quán）專家說（shuō）：“我們（men）已經看到暴露在（zài）空氣中的空氣監測結果顯（xiǎn）著下降，我們預計隨（suí）著時間的推移，空氣中鉛塵濃度的降低（dī），血鉛含量會（huì）降低（dī）。”在自動化過程中產生的任何空氣（qì）鉛塵都會立即被局（jú）部排氣通風係統捕（bǔ）獲，並沉積在HEPA過濾除塵器中。在BBI的日常清潔（jié）工（gōng）作中，通過高效微粒過濾真（zhēn）空吸塵器和濕抹布（bù）清除機器人表麵的任何（hé）殘留鉛塵（chén）。川崎ZX300S機器人手腕和底座分別為IP67和（hé）IP65，並且防塵。

自從取代了他們的舊COS機器，BBI使用更少的工時獲得更好更一致的產品質（zhì）量。以前操作舊機器的員工現在（zài）在電池組（zǔ）裝部門工作（zuò），允許BBI將更多的工作時間（jiān）集中在電（diàn）池組裝的最後階段，並最終提高電池的整體質量。

自動化的製造過程減少了操作人員暴露在（zài）鉛塵空氣中的（de）中的機會，並減少（shǎo）了（le）其職責所（suǒ）需的重物（wù）提升量，從而使工作環（huán）境更加安全。一旦所有集成完成，BBI預計每天（tiān）將（jiāng）生產400到1000個（gè）電（diàn）池，比自動化（huà）前產（chǎn）量增加一倍多。

機器人自動化也（yě）在醫療行業中扮演著越來越重要的角色。以蛇形機器人為例，他們去了傳統外科工具不能去的地（dì）方。在藥房裏，機器人去了人類不該去的地方。

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