最有效的使用机器人与自动控制

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欢迎访问e展厅 展厅 1 工业机器人展厅 大负载机器人, 直角坐标机器人, 机械手, ... 对有的注射成型机械，自动化操作也许就像使用一个浇口剔除机将浇道与零件分离开来一样简单，然而对于另外一些机械，自动化操作可能是一个独立的自动控制的工作单元，或者甚至整个工厂都完全由机器人和后续的自动控制集合而成。 自动化操作可以使模塑成型商能通过连贯的可重复的操作来改善生产周期的性能，提高产品质量。此外，自动控制还常常是实现一些功能所必须的，没有自动控制这些功能就不能实现。 浇口剔除机和旋转机器人 浇口剔除机是自动控制机械最简单的形式之一。浇口剔除机通常使用在小于150吨的机械中，这时零件是从下面开启的，取模的时候需要将浇道与零件分离开来。浇口剔除机通常由压缩空气驱动，也仅仅局限于进行简单的插入/拔出操作。在模塑成型周期中，灵活的机器人和自动控制可以完成其他功能的操作，大多数注射成型机械可以由此获得更大的利润。 具有代表性的更进高级的自动化操作是：线性或者旋转机器人沿着一根横梁运动，提供插入/拔出操作，随后通过上/下操作放置零件。这些机器人也提供不同层次的可编程序性和灵活性，使用气动、电动和交流伺服驱动。辅助的旋转轴可以在简单或者复杂应用中为放置零件提供极大的灵活性。在一个周期内，机器人进行零件的简单插入/拔出、移动、旋转、放置、回到起始位置等操作外的任何额外的时间都可以被机器人利用来做其他的操作。 例如，如果模塑成型总的周期是30秒，但是零件从模具中插入/拔出仅需要2秒钟，然后再花费8秒钟的时间旋转放置零件，这里仍然有20秒的剩余时间供机器人去完成其他的功能。剩余的时间可以用来进行一些次要的操作，比如将零件堆放在传送带上或者将零件直接装入通过间歇传送带传送的包装箱里。为了后续的操作的方便，模塑机器可能会将零件放置到一定高度的而不是机器中心线的高度。 有些时候，需要机器人只是将零件从机器的中心线拿开，完全没有考虑到零件的放置问题。在一台500吨其中心线离地面70英寸高的机器上，移动零件的尺寸定位机器人会将零件放置在离地面60英寸高的位置，这个高度对随后的辅助操作例如36到40英寸高的传送带操作来说并不是很理想。 装备有电动垂直臂的机器人可以将零件放置到压力机中心线以下，甚至能堆放零件。装备电动旋转臂的机器人可以执行其他的操作，例如将喂送固定在旋转横梁上的打浇口组件。当然，确保机器人能够在给定的周期时间内完成所有的操作是非常重要的。自动化操作不应该延长生产周期。 为了质量控制使用机器人 确定（选择）机器人的时候常常要检查其质量控制功能。机器人可以从每批产品中取样并将这些样本放在一起，从产品线上拿开。质量控制需要一个子程序，一个特殊的程序序列；当产品的计数是非常重要的时候或者产品要添装到箱子里的时候，质量控制甚至要求操作者在任何时候按钮取样都不会造成计数的上错误。 机器人可以运行子程序，或者根据注射成型机械的统计控制程序（SPC）给出的信息发出警报声；这个统计控制程序输入的参数包括有SPI或者E12界面、机械－光学照相机、产品重量范围或者其他的质量控制参数。由注射成型机械的统计控制程序（SPC）给出的信息发出警报声。不合格的零件会送到质量控制溜道、抽屉或者直接进入造粒机结束循环回到定量给料器。 管理一个自动控制的项目 对于消费者或者模塑成型机械的所有者来说，如果在机器人使用期限内有新的项目需求，就要求赋予机器人一个特殊的程序序列。机器人程序设计的灵活性和有效负载能力决定了其对新的应用的适应能力。尽管“可编程”的术语已经广泛的得到了应用，许多机器人还只能提供一些“可选择”的功能，例如C轴零件旋转，真空的开启与关闭，或者浇口传感和啮合等。了解机器人是可以自由的编程还是局限于执行特定的一些程序是非常重要的。许多模塑成型生产商人希望机器具有完全的灵活性来执行一些特殊的程序，而且具有指定外围设备输入输出的能力。 同时这也取决于工厂内部的工程师是否能操作程序。如果不能的话，则必须由卖主或者第三方提供者来执行这种变化。 当今非常普遍的基于图案的操作系统界面可以允许操作人员在经过最低程度的培训后很容易的通过简单的选择-安放来操作程序。一些更复杂的操作和辅助设备的整合需要程序员去生成特殊的程序序列。 确保能对项目进行正确管理是任何自动化操作项目成功的关键。通常项目管理由顾客和机器人供应商共同承担。项目管理从一些讨论开始展开，这些讨论包括各个工作单元的目标、零件设计、模具设计、生产周期分析、所需的自动化操作、占地面积、加工流程、系统的综合需求、安全等方面。然后项目经理就指定规划草图作为工作单元的蓝图。项目管理已经拓展到了项目的所有方面，如安装、调试和开车等。 有些模塑生产商出于种种原因在项目一开始的时候并没有将自动控制供应商纳入项目管理中。这样做的做法会在生产周期上受到惩罚，因为用基本的工具并不能很容易的将零件从模具中取出来，或者操作者在将零件定位在工作单元的时候需要做一些额外的动作。 自动控制供应商在项目的一开始就应该参与到项目管理中来，在如何最好的搬运零件方面给予专家的意见。一个自动控制应用工程师会提出许多问题来优化零件和模具的设计。例如，会提出诸如“为了减少打浇口器的损耗，零件能否通过热浇道模塑成型？”，“为了避免后续加工时零件的翻转，零件能否从模具的另外一边弹出？”这样的问题。这些看似简单的问题常常有实际的指导意义。 机器人的第二次生命 一个机器人不太可能在它的整个使用期限内，都以最初始被定义的状态工作在成型加工过程中，即使它是一个长期的专用的成型工作单元。维护良好的机器人可以至少维持八到十年，工作上百万个周期。有效的重新再造的机器人可以拥有第二次生命，维持甚至更长的时间。因此，制造能满足未来需求的机器人就非常重要。没有人期望机器人在几年内，在它的第一个自动化操作项目结束后被废弃。 一个普遍的失误是用仅仅足够满足当前应用的标准来设定机器人的有效载荷能力（零件加上机械臂末端工具的重量）。例如，即使机器人可以操作给定机械可以生产的最大重量的零件，在机械切换到夹物模压状态时，机器人有可能不能够承受这时所需的更重一些的机械臂末端工具。 当模塑生产商需要重建机器人来与新的模塑工艺相适应或者为工作单元添加下游组件时，他可以在自己的工厂内部重新设计建造新的工作单元，也可以求助于自动控制供应商，或者引进专门的综合商或客户服务机构。这些途径均有其各自的优点，前提是原有的装备充分的灵活。 正确合适的训练是最大程度利用机器人、取得最佳的正常运行时间、周期时间所必需的。许多机器人供应商都提供专门的培训以确保模塑生产商能够最有效的发挥他们在自动控制方面的投资。拥有充分了解操作系统编程和维护需求的操作工人所带来的长期的收益可以很快的抵消培训的费用。 高级的应用正在取代简单的选择-安放功能 现在，许多实际的应用展示了自动化工作单元的有效性。由于模塑生产商设法通过提高精密度、稳定周期时间、减少废品等来提高利润，通过机器人和穿梭式工作台或者振动装置嵌件成型正在变得日益流行。现在用机器人来嵌件几乎已经成为了行业规范，这些零件包括螺母、螺栓、管脚、贴花、薄膜、薄片、传感器、接线柱和夹具等。 重叠注塑是另一类的普通嵌件成型的应用，需要机械臂末端工具提供无瑕疵的零件抛光。机器人使用一个机械臂末端来集中抛光的零件，同时另外一个机械臂末端将基体材料收集、传输内嵌到模具中进行重叠注塑。这是使用旋转模塑之外的另一个选择。 模塑机械的另外一个一般的任务是对零件进行打浇口操作，这个工作可以由手工完成也可以使用专门的设备。结合咬合机器人运动控制多达六轴自由度和先进的控制系统，一个传统的线性高进入横向进刀机器人现在可以在特殊的方向对零件进行操作，而且将零件边缘的浇口提供给移动夹具系统。使用机器人可以通过灵活的自动操作实现打浇口的目的，从而消除了对专用打浇口设备的需要和因此而需要额外增加的房屋面积的成本。 大多数的切割面都具有夹具臂轴运动伺服和机械腕伺服，可以做出完美的切割。现在，通过对机器人的简单编程将零件运送到打浇口夹具前，安装在机器人横梁或者地面上的打浇口附加装置就可以顺利的实现打浇口操作。当模塑不同的零件时，通过更改程序来完成对下一种模具的打浇口操作要比每次都重新安装专用设备要容易的多。打浇口机结合机器人提供灵活的自动操作已经显示出可以获得极好的内浇道品质，典型的内浇道痕迹在0.15英寸和-0.05英寸之间。机器人供应商可以推荐一些模具内浇道设计来简化打浇口操作。 后续操作的反发展趋势 机器人还完全有能力更进一步使用整个操作周期中剩余的时间来进行其他的后续操作。例如，自动化的装箱工作单元已经变得稀松平常。空箱子通过一个间歇的传送带输送到添装地点并在那里停下来。一个推进汽缸将用来填充的箱子移到合适的位置并装上框架，同时确认三维坐标已经对准，允许机器人进行装填工作。机器人捡起每个零件将其装填到箱子中。如果零件太大或者间隔空隙太大，可折叠的工具或者抓取放置例行程序会安排程序去完成计划的包装。 在有些情况下，为了使用两种机械臂末端自动控制工具，可以使用自动切换装置。在切换到抓取放置零件状态之前，移动的机械臂末端先抓取和放置加工的材料。机器人也会被用来放置零件层与层之间的薄板。如果周期时间允许的话，主要的（也仅能是）机器人可以使用一套真空钳系统来从模具中抓取零件，同时另一套外侧的夹具抓起纸板夹层将其放置在箱子中。 机器人和工作单元的需求会继续增长。诸如贴商标和探伤这样的用途会带来机器人更广泛的应用。在大多数情况，由于速度比较快，旋转的或者线性的机器人用于进入模具或者离开模具。它们需要最少的开模时间和较小的房屋面积。第一流的机器人具有易编程运动本领和增强的咬合运动本领，与过去相比较在实现后续操作方面提供了许多新的机会。 其他方面的动向在未来也会对模塑生产商带来好处。基于互联网的信息系统对机器人和自动控制来说日益重要。它允许使用者监控工作单元的操作并远距离的通报任何问题。日益明显的，用户的下游组件和机械臂末端工具组件通过程序设计的选择变得更具灵活性，而不是通过固定的硬件来实现。机器人集成度的提高、自动控制和注射成型机械模具保存和输送的一些诀窍会带来系统更快更高效率的启动。不断进步的“完全可驯化性和用户友好性”机器人控制技术也在支持着机器人的应用。自动控制供应商也会通过在模塑项目一开始就同模塑生产商进行合作，继续强化他们在特殊应用领域中提供专业化的解决方案的角色。 辅助程序使训练机器人更容易 Conair公司（Pittsburgh, PA）的辅助程序系统（SAP）在协助抓取－放置机器人工作。带有辅助程序系统SAP的S900-II系统控制的Conair Sepro机器人不需要操作人员再在稿纸上写复杂的程序序列。取而代之，辅助程序系统SAP提供给操作人员一系列大多数程序都会用到的程序模板。依照以简明的英文出现的系统提示，用户输入相应的坐标，确定在那里进行的特定的操作（比如，夹紧零件）。这些相应的坐标很容易识别。操作人员通过手持人机交互面板上的方向键决定机器人手臂的位置，然后回车。在每个机器人带有的预先设计的模板之间是一些指令，一些如同抓取零件、将零件放到传送带上这样的简单指令，或者是多层堆积这样复杂程度的指令。 用户还可以在个人计算机上离线创建新的程序模板，然后把他们载入控制系统，这样辅助程序系统就可以帮助执行相应的特殊功能。少数几个模板就可以适用于80％左右的抓取/放置应用。用户只要告诉机器人在哪里执行这些基本的操作就行了。辅助程序系统技术的另外的好处在于它不会出现错误或者危险的程序。辅助程序系统技术不仅使确定位置更简单，还可以对速度和时间进行调整而不需要手工编程进行修补。用户可以指定一些不严格的区域，表示在这些地方机器人可以运用自己的能力几个轴同时运动。这样一来，机器人就可以“抄近路”加速整个周期的运转。甚至当初始数据输入完毕后，在自动操作的阶段，操作人员可以赚一些零花钱。(end)

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