玩具车轮的大批量生产

作者:本刊编译(原文来自威猛(Wittmann)) 文章来源:PT《现代塑料》 发布时间:2010-04-23
位于德国Fürth-Burgfarrnbach的Bruder Spielwaren公司是一家以生产高质量产品为特色的传统的fränkische制造商,能够完全独立地自行生产出复杂的玩具产品——从车轮的生产到整个产品的组装再到整辆玩具车的涂装。生产的自动化是该工厂生产概念的基本要素。

若不是采取了有效的成本管理措施,Bruder Spielwaren公司根本无法实现其战略目标,即在该公司的德国工厂中,独立地生产出完全按比例缩小的全套车模产品。在这些成本管理措施中,该公司尽可能地实现了包括部件生产和最终组装在内的自动化操作。

在一系列的降本措施中,一个基本要素是实现车轮和轮缘的自动化生产,这些车轮和轮缘被用于各种各样的卡车、拖拉机和工程车等玩具产品上,这些玩具车常常出现在孩子们的卧室和砂坑中。因此,Bruder Spielwaren公司需要建立一个生产单元,其目的是使得用于各种类型的玩具车的车轮能够在同一条生产线上被生产出来。通过下述的生产解决方案,Bruder Spielwaren公司实现了这一愿望。这是该公司现已拥有的第二套同类型的生产系统。

灵活的自动化生产带来了种类繁多的产品

Bruder Spielwaren公司的车模涉及尺寸、形状和颜色各不相同的8大类别的共80种产品,因此,所生产的车轮和轮缘必须满足所有这些车模的需求。这些系列的所有产品都是在一个完全自动化的注塑生产线上被生产出来的。这也是威猛(Wittmann)机器人系统(德国)公司(以下简称“威猛”)的目标。2006年,威猛(Wittmann)开始了这一工程项目,即开发出一条灵活的自动化解决方案。

该生产系统的核心是米拉克龙的K 160 S注塑机,所装备的模具均由Bruder Spielwaren公司在其自己的模具工厂中制造出来。一台威猛(Wittmann)的W733线性机械手负责完成嵌件的置入和制品的取出操作。与威猛(Wittmann)所有的7系列机械手一样,W733采用了可控制路径的伺服驱动技术,允许实现高动态操作。带有触摸屏和TeachBox技术的R7.2手控器,以及由威猛(Wittmann)设计和制造的其他组件,如分选装置和夹具等,为该机械手系统提供了极大的灵活性。直径范围从35~114mm的各种轮缘在另外的注塑机上被生产出来,其取出操作也由威猛(Wittmann)的机械手完成。这些部件被放入一个料箱中,然后通过螺旋上升式输送带被送到分选机处。按照轮缘的尺寸,料箱最多可存放1500个部件。因此,在下一次装填前,需要花费2.5h才能完成对这些轮缘的处理。这些聚丙烯(PP)的轮缘随后被放入到4腔、6腔或8腔的模具中,并采用热塑性弹性体(TPE)对它们进行包覆成型,以生产出最终的车轮。

带有彩色触摸屏和TeachBox技术的威猛(Wittmann)R7.2控制器是Bruder Spielwaren公司生产系统的“大脑”

并列的自动化生产系统:一个生产系统正在生产轮缘,另一个生产系统正将这些轮缘制成完整的车轮

快速完成产品的转换

储存和分选装置的核心是可更换型部件,这些部件能够按照技术要求,在30min内完成对生产线的转换,使其适应不同类型的车轮生产。在30min内,正好可完成模具更换以及适合的夹具更换。利用标准模块,可以确保夹具的更换快速且可再利用。

储存和分选装置的核心是用于转换生产线使其适应不同类型车轮生产的可更换型部件

按照技术规范的要求,还必须确保各种类型的轮缘能够快速而准确地定位,同时最大程度地缩短因产品变化而变换生产线所消耗的时间。借助于一个被集成在机械手控制系统中的第四伺服轴,即可满足上述要求。该第四伺服轴包含有威猛(Wittmann)标准的X轴驱动电机,并由威猛(Wittmann)的W-Drive驱动模块所驱动。所储存的用于生产各类车轮的运行程序包含有全部的生产参数。利用这些生产参数,生产单元即可移动到位以适应不同产品类型的生产。同时,还可利用这些生产参数对轮缘分选模块进行控制。当产品转换完成后,在威猛(Wittmann)伺服技术的保证下,只需按一下按扭,即可将生产系统转换到新的工作状态。所有这些自动设定的参数都被编入程序中,并可从一点处对它们进行监控,这就是智能化的TeachBox技术。

第四伺服轴确保了嵌入的夹具能够将轮缘准确摆放

只需30min,就可完成生产线的转换,使其适应不同类型的车轮生产

最短的开模时间

利用7个嵌入和取出夹具,可将最终完成的车轮从固定的半模中取出,并将轮缘嵌入到移动的半模中。在整个循环周期中,由于嵌入和取出操作时间为5s,因此,不仅要求采用动力驱动技术,而且还必须确保夹具在模内的精确定位。最终,机械手将这些部件有序地放置到一条传送带上,该传送带拥有可放置5~8个部件的存储容量,同时还设有一个冷却区,用于对车轮进行可控化冷却。

这些预制好的轮缘在生产单元中被区分开,然后在8型腔的模具中对它们进行包覆成型,以生产出最终的车轮,随后,这些车轮被转到传送带上完成冷却过程

这些夹具将轮缘嵌入到移动的半模中,同时将完整的车轮从固定的半模中取出。从后面,可以看到位于其旁边的生产系统,该生产系统负责轮缘的注塑成型

该生产线进行4班倒工作制,也就是说,由周末的维修保养而导致的停机时间必须降至最短。因此,生产系统只能使用耐磨损的部件。尽管如此,该工厂仍然要求每年进行2次定期的维修保养工作,Bruder Spielwaren公司将这一工作转包给了威猛(Wittmann)的服务部门。

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