使用機器人輔助的注塑機進行注塑成型

注塑成型的塑料加工是注塑工藝的王牌技能。Hauff家族企業(yè)能將洗碗機的洗碗籃滾輪生產(chǎn)完全自動化，關鍵因素是使用了庫卡機器人和其多功能生產(chǎn)單元。

強大的專有技術做后盾——普福爾茨海姆的注塑成型工藝

J?rg Vetter 每每開車進入德國南部普福爾茨海姆的工業(yè)園區(qū)時，都會舉首仰望廠房的窗戶。“每次看到它在工作，心里就覺得很高興。”，這個能讓這位 Hermann Hauff GmbH & Co. KG 注塑車間技術部主管會心一笑的就是 Arburg Allrounder Cube 2900 注塑機。這臺注塑機從2019年開始就在Hauff的工廠里生產(chǎn)洗碗機的洗完籃滾輪。這些塑料元件包含兩個相互連接的部件，一個是可自由活動的輪子，另一個則是固定安裝的插孔。對洗碗機輕松裝載和卸載不可或缺的滾輪是在這臺注塑機中注塑成型的。注塑成型和安裝全在 Hauff 與注塑機制造商 Arburg 共同合作打造的全自動化流程中完成。

與大型注塑機適配的獨一無二的系統(tǒng)

“我們的系統(tǒng)和大部分自動化流程是全世界少有的”，技術部主管 J?rg Vetter 說道，“我們因此省下了四到五臺注塑機的成本，我們的員工也不必疲于處理單調的重復性生產(chǎn)任務。”Hauff 每年使用該單元僅僅是為 BSH Hausger?te GmbH 就能生產(chǎn)出約 6,000 萬個零件，未來三年內產(chǎn)量還將增加到 7,500 萬件。Hauff家族企業(yè)是 Hermann Hauff 于 1966 年在普福爾茨海姆創(chuàng)立的，現(xiàn)在由兩個女兒 Andrea Hauff 和 Carmen Hauff-Bischoff 接棒，生產(chǎn)優(yōu)質的精密注塑零件和注塑成型工藝的模具。Hauff 的客戶領域包括“白色家電”的家電技術、汽車和醫(yī)療技術。

注塑成型產(chǎn)業(yè)中自我要求很高的隱形高手

“我們從別人放棄的塑料加工開始”，J?rg Vetter 闡述著企業(yè)理念。身為公司 20 年資深員工的他對公司歷史如數(shù)家珍：“冰激凌勺生產(chǎn)起來簡單又便宜。但如果是注塑重量為 0.0004 到 400 克的高科技精密組件，就要靠質量取勝
——這項工作并不是每家工廠都能勝任。”而位于普福爾茨海姆的 Hauff 之所以隨時都能滿足符合這項要求，其實除了 Arburg 公司外，robomotion GmbH 公司也功不可沒。

Robomotion GmbH這家技術公司專門從事設計和構建客戶定制的自動化解決方案，特別是針對塑料行業(yè)。因此，機器人專家則成為了Hauff公司制訂自動化生產(chǎn)流程中最搶手和最重要的開發(fā)合作伙伴。

被稱為“一件流”（one piece flow）的自主流程

流程的任務是重新設計洗碗機洗碗籃滾輪的生產(chǎn)和安裝流程，使生產(chǎn)線能夠在優(yōu)化和提高有限的生產(chǎn)空間利用率時，還能提供產(chǎn)量與效率。Arburg 通過集成 Foboha 的 Reverse Cube 使“一件流”自主流程能夠實現(xiàn)。。“我們必須取消手動操作，構建從注塑機到托盤的自主生產(chǎn)——這就是‘一件流’，即一個連續(xù)、不間斷的自動化生產(chǎn)流程。”robomotion 總經(jīng)理 Andreas Wolf 解釋道。Arburg 與 J?rg Vetter 及其團隊一起仔細研究了整個流程，從而開發(fā)出一個系統(tǒng)，其中集成了注塑機、 Foboha Cube、相關的機器人單元和所需的抓手，并與 robomotion 協(xié)作集成了碼垛機。

為注塑成型量身定制的機器

“整套系統(tǒng)的開發(fā)耗時兩年多，光軟件就用了一年”，J?rg Vetter 說道。“在這一過程中我們不斷衡量和重新思考。”Foboha 專門針對 Hauff 的特殊要求設計了“Cube”—— 一個將兩個組件的生產(chǎn)和安裝相結合的工具。從注塑機的名稱“Reverse Cube 2900”就能看出端倪：這個鋼制方塊可繞著其中軸反向旋轉，因此在這一自動化生產(chǎn)流程中，注塑成型的零件憑借特殊的抓手可在兩個工作步驟內被完成組裝，然后通過輸送帶送至包裝單元和碼垛單元。“這套系統(tǒng)是全世界獨一無二的，只有我們才有”，Vetter 自豪地說道。

采用注塑成型機器人使塑料成型

“為了能夠在有限的空間內盡可能高效和可靠地運行，機械制造商 Arburg 和我們將流程交由 KUKA 機器人‘掌控’。這使我們在設計上有了更多選擇的余地。”Andreas Wolf 解釋說。注塑機和六軸 KR QUANTEC 攜手合作，實現(xiàn)最大的重復精度和連續(xù)精度。在注塑循環(huán)的同時，機器人從方塊下部取出滾輪，放入插孔內，然后取出塑料成品，將它們放在送往包裝方向的輸送帶上。這樣就能每 9.5 秒就能生產(chǎn) 24 個高質量的洗碗籃滾輪。

使用 KR QUANTEC PA 進行塑料加工

輸送帶將生產(chǎn)單元與 robomotion 的包裝和碼垛單元相連，市場上高速度碼垛機器人 KR QUANTEC PA 就是在這個包裝和碼垛單元里工作。“修長的碼垛機器人用途廣泛且動性強，干擾輪廓極小”，Andreas Wolf 說道。在 Hauff 的廠房里，機器人折疊裝運紙箱，將紙箱放在輸送帶下方，裝箱后封箱，并堆放在歐洲標準托盤上。工廠每天出貨三個托盤，每個托盤有 45 箱子，共計 70,200 個塑料滾輪。

“這套系統(tǒng)完全獨立運行，無需其他維護成本”，Andreas Wolf 說道。“我們規(guī)劃了八小時的緩沖時間。時間一到，員工就必須將裝好的托盤從系統(tǒng)取走。也就是說：注塑機可自行完成一整個班次的作業(yè)。”

在規(guī)劃時通過仿真避免錯誤

為了確保庫卡機器人在生產(chǎn)過程中能夠順利完成這個復雜的工作步驟，因此必須盡可能精確地對工作系統(tǒng)進行規(guī)劃，Arburg和robomotion就將庫卡機器人離線編程的智能規(guī)劃軟件KUKA.Sim整合到系統(tǒng)開發(fā)中。“正因為生產(chǎn)車間的空間非常有限，因此在系統(tǒng)及其功能正式啟用前，必須先行試用。這樣我們在工程階段就能進行周期時間分析，并將結果納入布局和設計中。也就是虛空間的‘邊干邊學’”，Wolf 說道。“如果沒有 KUKA.Sim，系統(tǒng)配置肯定會更加繁瑣和昂貴，甚至錯誤百出。這對中小企業(yè)而言，是難以承受地成本損失。”

通過 KUKA.Sim 將 KUKA 機器人和全新注塑機無縫整合到系統(tǒng)中

滿懷熱情實現(xiàn)塑料加工自動化

對 Cube 系統(tǒng)及其可能性的深入理解有助于 J?rg Vetter 讓 Hauff 員工對自動化生產(chǎn)心悅誠服。這位技術部主管說：“要讓大家理解，新科技的目的不是與人為敵，而是服務人類，減輕人類的工作負擔，讓工作更有變化，這還需要一點時間來證明”。特別是在這個專業(yè)技術人才日益短缺的時代，這是一項重要因素。“我們不斷地精益求精，我的想法已經(jīng)超前邁出了好幾步，我正在和管理層以及技術合作伙伴共同思考如何提高單機的產(chǎn)量。如果想到值得一試的新方法，我們也會將想法付諸行動。”