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使用机器人辅助注塑机进行注塑成型

注塑成型的塑料加工是注塑工艺的王牌技能。Hauff 家族企业在KUKA 机器人和多功能生产单元的帮助下,实现了洗碗机的洗碗篮滚轮生产的完全自动化。


普福尔茨海姆的注塑成型工艺,有强大的专有技术作为后盾

Jörg Vetter 每每开车进入德国南部普福尔茨海姆的工业园区时,总会举首仰望厂房的窗户。“每次看到它在工作,心里就觉得很高兴。”,这个能让这位 Hermann Hauff GmbH & Co. KG 注塑车间技术部主管会心一笑的就是 Arburg Allrounder Cube 2900 注塑机。这台注塑机自 2019 年起就在 Hauff 生产洗碗机的洗碗篮滚轮。这些塑料元件包含两个相互连接的部件,一个是可自由活动的轮子,另一个是固定安装的插孔。用于装卸洗碗机的滚轮就是在这台注塑机中注塑成型的。注塑成型和安装都是在 Hauff 与注塑机制造商 Arburg 共同合作打造的全自动化流程中完成的。
KR QUANTEC PA 采用注塑机使塑料成型。

搭配大型注塑机的卓越系统

“我们的系统和所有相关流程都很卓越”,技术部主管 Jörg Vetter 说道,“我们因此省下了四到五台注塑机的成本,员工也不必疲于处理单调的重复性生产任务。”Hauff 每年使用该单元仅仅为 BSH Hausgeräte GmbH 就生产出约 6,000 万个零件,未来三年内产量将增加到 7,500 万件。这家家族企业是 Hermann Hauff 于 1966 年在普福尔茨海姆创立的,现在由两个女儿 Andrea Hauff 和 Carmen Hauff-Bischoff 继承。其主要生产优质的精密注塑零件和注塑成型工艺的模具。Hauff 的客户所在的领域包括“白色家电”的家电技术领域、汽车领域和医疗技术领域。
位于普福尔茨海姆的 Hauff 公司使用注塑机生产塑料零件

注塑成型产业中高标准的隐形冠军

“我们从废弃塑料的加工开始”,Jörg Vetter 阐述着企业理念。身为公司 20 年的资深员工,他对公司历史如数家珍:“冰激凌勺生产起来简单又便宜。但如果是注塑重量为 0.0004 到 400 克的高科技精密组件,质量就成为了很重要的要素。这不是每家工厂都能胜任的。”然而,位于普福尔茨海姆的 Hauff 之所以能符合这项要求, robomotion GmbH 公司也功不可没。
以高品质标准并使用精准的模具进行塑料加工
这家技术开发公司专门从事设计和为客户定制自动化解决方案,特别是针对塑料行业。因此,机器人专家是 Hauff 公司制订自动化生产流程中很重要的开发合作伙伴。

被称为“一件流”(one piece flow)的自主流程

“我们的任务是重新设计洗碗机洗碗篮滚轮的生产和安装流程,在优化有限的生产空间利用率的同时,还要提高产量和效率”,robomotion 公司的总经理 Andreas Wolf 解释道。“这等于告别手动作业并建立从注塑机到托盘的自动生产流程,即‘一件流’(one piece flow),换句话说就是无中断的连续流程”。为了开发出一套整合注塑机、模具、相关的机器人单元、所需的抓手和码垛机器人的系统,robomotion 公司与 Jörg Vetter 和其团队一起仔细观察了整个流程。
注塑成型的精度和速度

为注塑成型量身定制的设备

“整套系统的开发耗时两年多,仅软件开发就耗时了一年”,Jörg Vetter 说道。“在这一过程中,我们不断地衡量和重新思考。”Arburg 机械制造商利用这个“Cube 方块”的概念设计了一套结合了生产和安装组件的工具。从注塑机的名称“Reverse Cube 2900”就能看出其设计理念:这个钢制方块可绕着其中轴反向旋转,因此在这里注塑成型的零件藉由特殊的抓手可在两个工作步骤内完成组装,然后通过输送带送至包装和码垛单元。“这套系统是非常独特的”,Vetter 自豪地说道。
从生产到包装,机器人都能够快速完成工作

采用注塑成型机器人使塑料成型

“为了能够在狭小的空间内达到高效率和较大运行安全性,我们把流程交到 KUKA 机器人的 '手里',这让我们拥有很多设计选项”,Andreas Wolf 解释说。注塑机和六轴 KR QUANTEC 携手合作,实现了很高的重复精度和连续精度。在注塑循环的同时,机器人从方块下部取出滚轮,放入插孔内,然后取出塑料成品,将它们放在送往包装方向的输送带上。这样一来,就能每 9.5 秒生产 24 个高质量的洗碗篮滚轮。
洗碗机的洗碗篮滚轮在 KR QUANTEC PA 的支持之下完成生产

使用 KR QUANTEC PA 进行塑料加工

输送带将生产单元与包装单元和码垛单元相连,即 KR QUANTEC PA,它是市场中速度很快的一款码垛机器人。“修长的码垛机器人用途广泛且动力强劲,干扰轮廓极小”,Andreas Wolf 说道。在 Hauff 的厂房里,机器人折叠装运纸箱,将纸箱放在输送带下方,装箱后封箱,并堆放在欧洲标准托盘上。工厂每天出货三个托盘,每个托盘有 45 箱子,共计 70,200 个塑料滚轮。
从注塑成型到机器人码垛
“这套系统完全独立运行,无需其他维护成本”,Andreas Wolf 说道。“我们规划了八小时的缓冲时间。时间一到,员工就必须将装好的托盘从系统取走。也就是说,注塑机可自行完成一整个班次的作业。”

在规划阶段通过仿真避免出错

为了能够使生产过程中复杂的生产步骤得以顺利进行,尽可能精确的规划是必不可少的,因此 Andreas Wolf 利用 KUKA.Sim 将 KUKA 机器人离线编程的智能规划软件整合到系统开发中。“因为生产车间的空间非常有限,所以在系统及其功能正式启用前,必须先行模拟测试。这样我们在工程阶段就能进行周期时间分析,并将结果纳入布局和设计中。那就是虚拟空间的‘边干边学’”,Wolf 说道。“如果没有 KUKA.Sim,系统配置肯定会更加繁琐和昂贵,甚至错误百出。这对中小企业而言,是难以承受的损失。”
通过 KUKA.Sim 将 KUKA 机器人和全新注塑机无缝整合到系统中

满怀热情实现塑料加工自动化

对 Cube 系统及其可能性的深入理解有助于提升 Jörg Vetter 让 Hauff 员工对自动化接受度。这位技术部主管说:“要让大家理解,新科技的目的不是与人为敌,而是来服务人类的。其可以减轻人类的工作负担,让工作效率更高,这还需要一些时间来证明”。特别是在这个专业技术人才日益短缺的时代,这是一项重要因素。“我们不断地精益求精,我的想法已经超前迈出了好几步,我打算和管理阶层以及技术合作伙伴共同思考如何提高单机的产量。如果想到值得一试的新方法,我们就会将其付诸行动。”

这款机器人速度极快,缩短了生产周期的同时提升了产品质量,工作节奏丝毫不受影响。

Andreas Wolf,robomotion GmbH 总经理

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