安全而可靠的自动化操作

作者:本刊记者 刘兴 文章来源:PT《现代塑料》 发布时间:2016-03-18
作为自动化生产的关键,机械手安全、可靠的运行对于整个生产系统的协调配合和实现高效率的生产都十分关键。为此,本期论坛特别邀请了威猛巴顿菲尔机械设备(上海)有限公司董事总经理程翔先生围绕"安全而可靠的自动化操作"这一主题进行了深入解读。

威猛巴顿菲尔机械设备(上海)有限公司董事总经理 程翔先生

PT:如今,机械手在注塑加工中的应用越来越多。对于注塑加工商们而言,在生产中确保机械手运行的安全性与可靠性非常重要。那么,如何衡量机械手的运行是安全与可靠的呢?或者,有哪些评价标准?

程翔先生:机械手运行的安全性与可靠性是使用者十分关心的问题,因为机械手是和其他生产机械结合构成一个生产系统,当机械手发生故障时,必将会影响整个生产系统。

机械手的安全性有以下几个评判标准,一是对机械手工作空间的限制;二是机械限位装置的安装;三是垂直下降的安全保护。而其可靠性有两个主要的评判标准,一是故障间平均运行时间,另一个是停机时间。故障间平均运行时间越长,说明机械手可靠性越高;反之,间隔平均运行时间越短,则说明使用中的机械手故障越多,修理频繁。停机时间,即机械手发生损坏以致停机,直至修复重新投入使用的时间。停机时间与损坏程度及维修时间长短有关。

PT:为确保机械手运行的安全性与可靠性,在采购、安装和使用机械手时应注意哪些问题?

程翔先生:在采购机械手时应该注意以下几个问题:首先,机械手的选材需经久耐用、质量好且支架牢固,具有足够的刚性和韧性;其次,还要注意机械手手控器是否有助于用户友好性操作,即包括配备用户控制面板、直观触摸屏和手持式操纵台;另外,还需明确机械手的行程即机械手行走的距离,以及机械手的有效载荷即机械手所能处理的重量。

在安装时,注塑机的机械手安装方向应明确;所有动作和运行均不能妨碍注塑机安全门的开关。

在使用时需注意的事项包括:机械手的所有动作均可现场设定,并能设定在一定的误差范围内,一旦超出设定值,会及时报警并停止动作,且在触摸屏上显示其故障信息;注塑机或机械手出现故障时,注塑机和机械手会互锁,即机械手出现故障时注塑机停止操作,同样在注塑机出现故障时,机械手也将停止动作;机械手和注塑机的动作需保持一致,即不会发生撞机或干涉注塑机的动作,也不会因机械手的动作导致注塑机的生产周期过度延长;注塑机出现停机时,可将机械手置于安全位置,不应妨碍更换模具和设备维修作业。

PT:除了执行简单的拾取-摆放操作外,机械手还经常要执行一些复杂的操作,这些复杂操作通常有哪些?分别对机械手提出了哪些要求? 

程翔先生:作为塑料加工自动化的代表,机械手在塑料加工过程中始终扮演着重要的角色。它能模仿人手和臂的某些动作功能,可按固定程序抓取、搬运物件或操作工具,代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,并能够在有害的环境下操作,保护人身安全,因而在机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门得到了广泛应用。

但是,千万不要以为有机械手在工厂中运转,就能够使自己在日益激烈的国内外竞争中遥遥领先。因为昨天良好的性能表现,在今天可能就会黯然失色。实际上,车间里的许多机械手只是“走过场”,并没有让生产商在节约成本和提高利润方面具有竞争优势。大多数的生产商都知道,机械手可代替人工进行二次作业、拆分部件、装箱和检查等工作,从而为其节约劳动力成本。但重要的前提是,要能跟上现代最新的自动化技术。要知道,供应商们正不断地应用新的控制装置及编程软件,这些工具可简化控制,提高性能和稳定性,并改善沟通及减少维护。

然而,随着生产的扩大和要求的提高,机械手的某些局限性可能会日益突显:一方面,因为操作机械手的技术人员未经过专门培训,不能对机械手进行优化,将循环时间提升到新的水平;另一方面,可能是机械手自身的“控制限制”决定了其只能被用于简单的抓取,而不能胜任其他更多操作。

PT:您如何评价机械手的安全性、可靠性与机械手运行效率之间的关系?如何确保机械手安全、可靠地高效运行?

程翔先生:机械手的运行速度是指机械手在全程范围内的平均运行速度,它反映了机械手的使用效率与生产水平。机械手的运动速度越高,则其使用效率越高,生产水平越高;但速度越高,机械手在运动过程中启动和制动时产生的冲击和振动也较大,从而影响机械手的性能。因此,为了保证产品的生产质量不能过分地追求生产速度。

机械手的所有动作都是在控制系统的指挥下完成的,毋庸置疑,在不久的将来,机械手的大部分先进技术都将融合到手控器中。优秀的手控制系统可为加工商创造更多的功能,提高机械手各项性能。此外,机械手机械部分的变化和改进也变得同样重要。正是出于以上种种考虑,我司对机械手进行了不断地升级与创新。

经过多方改进,全面升级后的威猛机械手可配备不同的伺服旋转轴,同时配有威猛集团全新的R8.3控制系统,使其拥有众多的功能和更多的选项。

威猛集团的R8.3控制系统

威猛W818机械手

其中,SmartRemoval功能是以开模运动为基础来计算X轴进入模具的初始加速度。一旦模具完全打开,机械手就会加速达到最高速度而不会有片刻延迟。仅凭SmartRemoval功能,可使机械手节省15%的取出时间而无需花费额外的成本,同时还避免了机械装置的意外动作。除了已有的实时功能TruePath、SmartRemoval、SoftTourque、PartTrack和EcoMode外,用户还可依据需求选择自动碰撞探测功能。FlexSafe功能为界定机械手的工作区域提供了可能,而自动碰撞探测功能提供了额外的机械安全防护,当速度低于250mm/s时,它可被自动激活,为水平运动提供可调节转矩的瞬间控制。在此背景下,自动碰撞探测功能处于长久被激活状态,并能够即刻识别出电动机上的转矩增量。

PT:如何比较客观地评价机械手的运行效率?

程翔先生:机械手可节约劳动力成本及循环时间,但如果不及时采用先进的控制系统,这些机械手会很快过时,进而影响到产能。相比传统的机械手,新一代的机械手运转更快,而且通过改善稳定性和沟通能力(信息和网络),还能够有效缩短停歇时间,简化的用户图表及界面使其能更好地与操作者沟通,同时还能进行三维运动,在缩短循环时间的同时降低了能量消耗。

目前,机械手最常用的控制器可以分为三个等级,分别是:带小型液晶(LCD)显示屏的单一字母数字化无图控制器;带有全彩色触摸屏、图像化用户界面(GUI)和图标驱动的“存储式”控制器,此类控制器主要用于“教学”或某些受控的专有编程,但没有全面开放的计算机数控化自定义编程控制;第三种控制器不仅拥有全彩式触摸屏、图像化用户界面(GUI)和图标工具,还拥有全开放式板面和“真实的”计算机数控系统,而且具有线对线式使用者功能,能够适时“帮助”操作说明。

如果所有上述功能均运转良好,且加工商不必再去寻找供应商安装新的程序或改变程序,就说明该控制器已达到了最高水准。在这种情况下,若以后需要增加新的设备,加工商可随时进行灵活调整,自行无限制地自定义修改,而不会产生额外的成本费用。

此外,机械手的机械设计也很重要。例如,基于对处理较长部件的更大灵活度的考虑,机械手应当采用Z轴后端式,而不是Z轴前端式的设计。最后,由于优化机械手可能会涉及到更换的问题,您可能会选择一家能提供比基本的端臂工具拥有更多功能的供应商。在机械手的使用寿命之内,您会对其进行多次组装和使用,因此,找到一个可靠的增值供应商可在此方面为您提供帮助。一个在卖出机械手后,还能在将来为机械手的终生使用提供设备和技术支持的供应商,可让加工商受益良多。

PT:目前将机械手的控制系统与注塑机的控制系统整合在一起已成为趋势,这种整合带来的好处是什么?要求机械手供应商具备哪些know-how?

程翔先生:这个问题我想以我们自身为例子来说明。自2008年收购BATTENFELD Kunststofftechnik以来,网络化已成为威猛集团的一个重要发展主题,将机械手集成到注塑机UNILOG控制系统中的工作已于收购当年完成。此后,威猛集团开始了对周边设备的逐步整合。

通过机器的B6p控制系统,多台机器连同与它们连接在一起的机械手和周边设备即被联系在一起,并通过统一的窗口用户界面进行操作,使得单个装置之间得以配合默契。由此,整个制造过程,包括材料的喂送与混合、温度控制以及自动化操作与注塑成型都能得到最佳协调与监测。另外重要的是,可使所有的参数设置、自动化过程和配方被集中记录在一副模具记载中,当模具发生改变时,可由此将这些数据分送到正确的装置上,这使得设置时间和由此产生的成本明显降低。同样重要的是,对误差信号及所有装置机器状态的集中记录也将联系在一起。

威猛集团专注注塑领域,我们的产品中有着很多富于内涵的Know-how,虽然有一些企看似与我们类似的产品,但实际上,在诸如加工精度、材料等细节方面都还有很多问题需要解决,并不是很容易实现的。

PT:您还有想要补充的吗?

程翔先生:近几年来,各项成本的高起,特别是招工难、留人难以及人工成本的不断上涨,让越来越多的加工企业认识到自动化生产的必要性甚至是紧迫性,造成了中国市场对自动化设备需求的空前旺盛。这对威猛来说是个非常好的机遇,当然,要把握机遇,产品性能起到至关重要的作用,特别是设备的稳定性,性能稳定的自动化设备才能真正体现自动化的优势。威猛在自动化设备方面拥有几十年的研发与加工积累,产品运程的每个步骤以及产品的每一个结构,均经过了多年的验证与锤炼,可确保设备的最佳稳定性。同时,我们的产品运程控制系统,采用全开放式的模式,可依据客户要求进行特殊运程的编程。另外,我们不得不强调服务的重要性,威猛一直秉承有服务保障的市场方予以大力拓展的原则,而非片面追求业绩增长。

未来塑料工业仍具有较大的发展潜力,塑料制品已成为人们生活的必需品。随着生活水平的提高,消费结构发生了相应的变化,而大量电子消费品进入家庭也必然带来塑料配套制品的发展。另一方面,内需对塑料经济增长的作用也在加大,这为我国塑料行业的发展新增了市场空间。此外,自动化的发展是必然趋势,对于终端产品生产厂家来说,自动化除了可以解决劳动力成本的问题外,另一个优点在于自动化生产能够让产品的品质更加稳定。

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