使用機(jī)械手臂輔助的塑膠射出成型機(jī)

射出成型的塑膠加工需要高品質(zhì)工藝。Hauff 家族企業(yè)將洗碗機(jī)零件生產(chǎn)完全自動(dòng)化，產(chǎn)出洗碗籃滾輪。自動(dòng)化關(guān)鍵在於 KUKA 機(jī)器人和多功能生產(chǎn)單元。

普福爾茨海姆的塑膠射出成型工藝，有強(qiáng)大的專業(yè)技術(shù)做後盾

J?rg Vetter 每每開(kāi)車(chē)進(jìn)入德國(guó)南部普福爾茨海姆的工業(yè)園區(qū)時(shí)，總會(huì)抬頭望向廠房的窗戶。「每次看到它在工作，心裡就覺(jué)得很高興。」，能讓這位 Hermann Hauff GmbH & Co. KG 塑膠生產(chǎn)技術(shù)部主管會(huì)心一笑的就是 Arburg Allrounder Cube 2900 塑膠射出成型機(jī)。這臺(tái)射出成型機(jī)自 2019 年開(kāi)始在 Hauff 生產(chǎn)洗碗機(jī)的洗碗籃滾輪。這些塑膠元件包含兩個(gè)連接的部件，一個(gè)是可自由活動(dòng)的輪子，另一個(gè)則是固定安裝的插孔。對(duì)洗碗機(jī)輕鬆裝載和卸載不可或缺的滾輪就是在這臺(tái)注塑機(jī)中產(chǎn)出的。射出成型和組裝全在 Hauff 與注塑機(jī)製造商 Arburg 共同合作打造的全自動(dòng)化流程中完成。

搭配大型塑膠成型機(jī)的專屬系統(tǒng)

「我們的系統(tǒng)和所有相關(guān)流程是全世界獨(dú)一無(wú)二的」，技術(shù)部主管 J?rg Vetter 說(shuō)道，「我們因此省下了四到五臺(tái)射出成型機(jī)的成本，我們的員工也不必疲於處理單調(diào)的重複性生產(chǎn)任務(wù)。」使用該單元後，Hauff 每年單單為 BSH Hausger?te GmbH 就生產(chǎn)出約 6,000 萬(wàn)個(gè)零件，未來(lái)三年內(nèi)產(chǎn)量將增加到 7,500 萬(wàn)件。這家家族企業(yè)是 Hermann Hauff 於 1966 年在普福爾茨海姆創(chuàng)立，現(xiàn)在由兩個(gè)女兒 Andrea Hauff 和 Carmen Hauff-Bischoff 接班，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的精密塑膠零件和射出成型工藝的模具。Hauff 的客戶領(lǐng)域包括「白色家電」的技術(shù)領(lǐng)域、汽車(chē)領(lǐng)域和醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域。

塑膠射出成型產(chǎn)業(yè)中自我要求最高的隱形冠軍

「我們從別人放棄的塑膠加工開(kāi)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(duì)公司歷史如數(shù)家珍：「冰淇淋勺生產(chǎn)起來(lái)簡(jiǎn)單又便宜。但如果要生產(chǎn)重量?jī)H 0.0004 到 400 公克的高科技精密組件，就要靠品質(zhì)——這並不是每家工廠都能勝任的。」位於普福爾茨海姆的 Hauff 之所以每天都能達(dá)到這項(xiàng)要求，除了 Arburg 以外，robomotion GmbH 公司也功不可沒(méi)。

以高品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和使用精準(zhǔn)的模具進(jìn)行塑膠加工

這家公司是設(shè)計(jì)和建構(gòu)客製自動(dòng)化解決方案的專業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)公司，特別是塑膠產(chǎn)業(yè)。因此，此機(jī)器人專家是 Hauff 公司制訂自動(dòng)化生產(chǎn)流程時(shí)最搶手和最重要的開(kāi)發(fā)合作夥伴。

稱之為「一件流」（one piece flow）的自主流程

主要的任務(wù)是重新設(shè)計(jì)洗碗機(jī)洗碗籃滾輪的生產(chǎn)方式和安裝流程，在以最有效的方式利用有限生產(chǎn)空間同時(shí)，還必須提高產(chǎn)量和效率。Arburg 利用 Foboha 的整合式 Reverse Cube 達(dá)到這樣的要求。「主要是希望能夠脫離手動(dòng)作業(yè)，並建立起塑膠射出成型機(jī)到棧板之間的自主生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)『一件流』製程，也就是一個(gè)連續(xù)、不間斷的過(guò)程」，robomotion 總經(jīng)理 Andreas Wolf 解釋說(shuō)。Arburg 與 J?rg Vetter 及其團(tuán)隊(duì)一起仔細(xì)研究了整個(gè)過(guò)程，開(kāi)發(fā)出一個(gè)系統(tǒng)，其中整合了注塑機(jī)和 Foboha 的 Cube、相關(guān)的機(jī)械手臂工作單元和夾爪，並與 robomotion 一起整合堆棧機(jī)。

為射出成型量身打造的機(jī)器

「整套系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)耗時(shí)兩年多，光是軟體就磨了一年」，J?rg Vetter 說(shuō)道。「過(guò)程中我們不斷衡量和重新思考。」Foboha 利用這個(gè)「Cube」的概念設(shè)計(jì)了一套集結(jié)生產(chǎn)和組裝兩組件的工具。從塑膠成型機(jī)的名稱「Reverse Cube 2900」就能看出端倪：這個(gè)鋼製方塊可繞著其中軸反向旋轉(zhuǎn)，因此在這裡注塑成型的零件藉由特殊的夾爪就可在兩個(gè)工作步驟內(nèi)完成組裝，然後透過(guò)輸送帶送至包裝單元和堆棧單元。「這套系統(tǒng)是全世界獨(dú)一無(wú)二的，只有我們才有」，Vetter 自豪地說(shuō)道。

使用注塑成型機(jī)器人完成任務(wù)

「為了能夠在有限的空間內(nèi)盡可能高效和可靠地工作，機(jī)器製造商 Arburg 和我們決定將流程交至 KUKA 機(jī)器人『手中』。這讓我們獲得很多設(shè)計(jì)選擇」，Andreas Wolf 如此解釋。射出成機(jī)和六軸手臂 KR QUANTEC 攜手合作，實(shí)現(xiàn)最大的重複精度和連續(xù)精度。在注塑循環(huán)的同時(shí)，機(jī)器人從方塊下部取出滾輪，插入插孔內(nèi)，然後取出塑膠成品，將它們置於送往包裝方向的輸送帶上。這樣就能每 9.5 秒生產(chǎn) 24 個(gè)高品質(zhì)的洗碗籃滾輪。

洗碗機(jī)的洗碗籃滾輪在 KR QUANTEC PA 的協(xié)助之下完成生產(chǎn)

使用 KR QUANTEC PA 進(jìn)行塑膠加工

輸送帶連接生產(chǎn)單元以及 robomotion 的包裝和堆棧單元，也就是市場(chǎng)上最快速堆棧機(jī)器人之一 KR QUANTEC PA 的工作崗位。「修長(zhǎng)的堆棧機(jī)器人用途廣泛且動(dòng)性強(qiáng)，干擾輪廓極小」，Andreas Wolf 說(shuō)道。在 Hauff 的廠房裡，機(jī)械手臂折疊裝運(yùn)紙箱，將紙箱放在輸送帶下方，裝箱後封箱，並堆放在歐規(guī)棧板上。工廠每天出貨三個(gè)棧板，每個(gè)棧板有 45 箱子，共計(jì) 70,200 個(gè)塑膠滾輪。

「這套系統(tǒng)完全獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)需其他維護(hù)成本」，Andreas Wolf 說(shuō)道。「我們規(guī)劃了八小時(shí)的緩衝時(shí)間。時(shí)間一到，員工就必須將裝好的棧板從系統(tǒng)取走。這表示：塑膠射出機(jī)可自行完成一整個(gè)班次的作業(yè)。」

在規(guī)劃時(shí)透過(guò)模擬避免錯(cuò)誤

為使這個(gè)複雜的生產(chǎn)步驟在製程中順利進(jìn)行，精準(zhǔn)的事先規(guī)劃不可或缺。因此 Arburg 和 robomotion 利用 KUKA.Sim 將 KUKA 機(jī)器人離線程式設(shè)計(jì)的智慧型規(guī)劃軟體整合到系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中。「正因?yàn)樯a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的空間非常有限，因此在系統(tǒng)及其功能正式啟用前，必須先行模擬。這樣我們?cè)诠こ屉A段就能進(jìn)行週期時(shí)間分析，並將結(jié)果納入佈局和設(shè)計(jì)中。那就是虛擬空間的『做中學(xué)』」，Wolf 說(shuō)道。「如果沒(méi)有 KUKA.Sim，系統(tǒng)配置肯定會(huì)更加繁瑣和昂貴，甚至錯(cuò)誤百出。這恰恰對(duì)中小企業(yè)而言，是難以承受的損失。」

透過(guò) KUKA.Sim 將 KUKA 機(jī)器人和全新塑膠射出成型機(jī)無(wú)縫整合到系統(tǒng)中

滿懷熱情實(shí)現(xiàn)塑膠加工自動(dòng)化

對(duì) Cube 系統(tǒng)及其可能性的深入理解有助於 J?rg Vetter 讓 Hauff 員工對(duì)自動(dòng)化心悅誠(chéng)服。這位技術(shù)部主管說(shuō)：「要讓大家理解，新科技的目的不是與人為敵，而是來(lái)服務(wù)人類，減輕人類的工作負(fù)擔(dān)，讓工作更有變化，這還需要一點(diǎn)時(shí)間來(lái)證明」。特別是在這個(gè)專業(yè)人力越來(lái)越缺乏的時(shí)代，這是一項(xiàng)重要因素。「我們不斷精益求精，而我的想法也已經(jīng)超前邁出了好幾步。我打算和管理階層以及技術(shù)合作夥伴共同思考如何提高單一機(jī)臺(tái)的產(chǎn)量。如果想到值得一試的新方法，我們也會(huì)將想法付諸行動(dòng)。」