简洁克服了自动化成型单元中的复杂性

作者:本刊记者 Matthew H. Naitove 文章来源:PT塑料网 发布时间:2019-03-04
六轴机械手经常被推荐用于复杂的自动化单元,但本文提供了一个具有成本效益的三轴线性机械手如何完成复杂任务的例子。

两个相同且高度紧凑的立式注塑成型单元是德国KHG塑料公司Velberg工厂引入的最新设备。新单元每周可以为汽车照明系统生产约40000个包覆成型的电气触头,它们将一系列的金属制造、包覆成型、测试和包装步骤都整合到全自动生产过程中,并且是以优美、简洁的方式来实现的。

最初,该公司考虑借助于两台六轴机械手、一个操作人员和其他的自动化系统来移动部件。但是由机械手制造商Sepro公司和当地一家系统集成商Kiki公司提出的一个更为简单的方案,使KHG塑料公司相信,使用3台线性三轴机械手,通过单一控制系统全部集成的单元将会更加紧凑和高效。该解决方案向其他成型商提供了关于非常规方法如何能够取得成功的启示。

Sepro线性机械手
两个相同的成型单元各包含3台与阿博格(Arburg)立式注塑机一起操作的Sepro线性机械手

多功能的自动化

KHG公司在赢得为一家汽车制造商的车辆照明系统生产新的包覆金属的触头机会后,开始为这个部件设计生产系统。该公司寻求一种能够集成各种生产设备的全自动化流程,包括:

一台金属冲压和弯曲机器,用于接收金属坯料并生产左、右向的金属触头;一台立式注塑机,用于接收金属触头并进行包覆成型,而生产出电气触头;一个测试工位,用于包覆成型触头的短路测试;一个包装工位,在此“好”的左部件和右部件被转移到可堆叠的托盘中,然后托盘可能被移动到工厂的另一工位作进一步的自动化处理,或者包装起来运送给客户。

由于该应用涉及通过一系列预成型和成型后操作来移动部件,因此KHG公司考虑了一个初步方案,设想使用两台六轴机械手,它们将提供360°的操作范围,同时能均匀处理最复杂的部件操作。该方案的过程是,一台位于中心的大型六轴机械手完成大部分的工作——从冲压机到包覆成型,再到测试设备。从那里,一台较小的六轴机械手取走部件并将它们装入托盘中,随后托盘进入自动托盘堆垛机再被放在推车上以便运走。

虽然该方案的设计思路很明确,但是KHG公司还是希望寻求其他可信赖的业务合作伙伴的意见。根据过去的经验,他们咨询Sepro公司是否可以用一台线性机械手来代替那台大的六轴机械手。

在考虑了KHG公司的要求并比较替代方案之后,Sepro公司的区域销售经理Marius Svagnea的回答是“行”。他分析指出,一台Sepro线性机械手——三轴型号S5-35,可以在单元中心取代大型六轴机械手,以减少占地面积的要求,并且更容易进入单元中的弯曲、成型和测试设备中进行模具更换、维护和服务。

随着讨论的进行,Svagnea提出使用第二台线性机械手——一台较小的Success 7来替代较小的六轴机械手进行测试部件操作。并建议添加一台Success 11线性机械手,用来灵活自动地操作部件托盘。由于这些线性机械手可以定位在成型机上方,因此简化了机器的布局,减少了占地面积要求并改善了设备的易接近性。三台机械手的操作范围没有问题,因为它们的水平梁可以是所需要的任何长度。

KHG公司对这一方案的设计印象深刻。“我们看到一台六轴机械手会占用太多空间并且工作范围受到太大限制,” KHG公司首席执行官Lutz Karrenberg说,“而Sepro/Kiki的解决方案能在很小的空间内组合几台标准机械手。这是我们决定采用该方案的主要原因。”

Karrenberg补充道:“我们最初并没有考虑到带有一辆托盘车的解决方案,它包括使用第三台机械手进行装载。这个想法完全来自Sepro公司,其已经成功提供给客户类似的系统。该解决方案不仅节省了我们很多的空间,而且也优化了我们的工作流程,为系统的未来生产任务带来了高度的灵活性。”

运行中的单元

每台机械手都有自己的Sepro Visual控制器,每个控制器都经过单独编程,可以在单元内执行自己的功能。然而,那台大型的机械手Sepro S5-35上的Visual 3控制器,也可作为“主”机械手控制器,协调单元安全和机械手操作。

大型Sepro S5-35机械手的水平行程为4000mm。在KHG公司的这套单元中,S5-35先从冲压和弯曲单元的移动工作台上拾取4个冲压和弯曲的金属触头(左向两个,右向两个)。然后它移动到立式注塑机,在从前一个周期中取出4个包覆成型的触头后,将4个金属触头中的每一个都放入模具的下半模中,该下半模被安装在机器的开放式转盘上。S5-35的机械臂末端治具握着这些触头保持足够长的时间,以便在模具旋转到机器中进行包覆成型之前将它们牢固地锁定到位。同时,同一台机械手将4个成品部件放置在测试工位上,在那里使用500V短路测试进行检查。接着,S5-35“主”机械手再次拾取测试过的部件,将合格部件送到转移工位,并从生产中移除有故障的部件。

Sepro S5-35线性机械手
Sepro S5-35作为系统中3台机械手中的最大一台,执行主要的自动化功能——包括嵌件放置、部件脱模、部件定位,以及进行电气测试和好/坏部件的分类——然后将部件移交给另外两台机械手

接下来,Sepro Success 7机械手从转移工位获取测试过的部件,将其标识为左向或右向部件,并将它们放入相应的部件托盘中。该机械手的水平行程为1500mm。

Sepro Success 7机械手
Sepro Success 7从转移装置中拾取成品部件,并针对左向部件和右向部件将它们放置在托盘中

最后,Success 11机械手接管任务。它负责将装满左向部件和右向部件的托盘移动到卸货工位,在那里它将整个部件托盘堆叠在可移动的手推车上。然后,它从包含空托盘的工位上取回另一个部件托盘(左向或右向部件,取决于它送下车的托盘),并将其放置在滑动台上以便装填。

整个生产过程中,人工参与的单元操作仅是大约每6h搬移装满部件的托盘。

Sepro Success 11机械手
Sepro Success 11为Success 7的装填定位空托盘。它还移开装满的左向部件托盘和右向部件托盘,并将其定位以供操作人员搬移

简化多种机器集成

通常,集成和控制3台机械手以及用于金属加工、注塑、电气测试和托盘装载/堆叠的各种设备的操作,将需要一个单独的PLC和大量的订制编程。然而,通过利用Sepro公司的Visual 3控制器功能,单元设计人员能够协调和集成单元中的所有关键设备。

Sepro Visual 3控制器
Visual 3是Sepro公司专为注塑成型开发的控制器系列中最先进的产品,它可以控制所有的机械手和外围设备与成型机同步

一个称为Easy Package的功能组是Sepro公司在集成技术上的最新改进,它不仅包括Euromap 67中的注塑机/机械手互操作功能,还增加了一系列额外的同步、控制、监控和数据交换功能。通过大幅增强E67的功能性和不断发展的Euromap协议(E79,E81),Sepro公司的Easy Package不仅能实现和简化注塑机与机械手的集成和控制,而且还能实现整个生产系统的集成和控制,如KHG公司的两个新的生产单元。

“我们认为,易于整合是Sepro产品组合的一大优势。”KHG公司的Karrenberg表示。通过可靠的供应商并利用Sepro的集成功能,KHG获得了两个生产单元,与他们最初考虑的更复杂的系统相比,这两个生产单元可以提供更简洁、更强大及更具成本效益的结果,并且编程和集成工作量更少。因为Sepro机械手和视觉控制器都是围绕注塑商的需求而设计的,所以初始编程、操作和多元件的集成被认为要容易得多。同样,当未来的需求要求产量改变时,资产的重新部署也更加容易。

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