机器人助力企业提升产能

作者:Marc Kluge 文章来源:MM《现代制造》 点击数:380 发布时间:2019-08-15
自2010年使用了第一台川崎机器人以来,Haase公司大幅度的提高了自己的产能和经济效益。
机器人助力企业提升产能

位于下萨克森州Großröhrsdorf市的Haase公司利用现代化的生产制造技术生产出GFK玻璃纤维增强材料的双层的地下水储水罐和埋藏在地下的储水罐。1999年,Haase GFK技术有限责任公司正式成立(2017年时更名为Haase Tank有限责任公司),从那时起,企业的职工人数也从最初的7人增加到了今天的近50人。据该公司领导人Thomas Falkenbach介绍,近几年来Haase公司一直有着很强的增长势头,“我们一直在寻找发展机遇,并且我们把握住了机遇。这使我们能够在储罐生产领域中占据领先的位置,在材料、质量和使用灵活性方面处于领先地位。”

利用自动换刀和专门开发的回转工作台,川崎ZT130L机器人可以更加灵活、高效地加工大约100种Haase公司储罐类产品的盖板和底部
利用自动换刀和专门开发的回转工作台,川崎ZT130L机器人可以更加灵活、高效地加工大约100种Haase公司储罐类产品的盖板和底部

多年来,Haase公司一直向德国用户承诺,保证在48小时之内将用户订购的标准储罐送达施工现场。另外,如果客户订购的是卧式埋地式油罐,还提供30年的油罐密封性质量保证。玻璃纤维增强塑料也已经向Haase公司和客户证明了自己的优势,无腐蚀、尺寸形状稳定、耐老化以及绝对防臭。早在1991年,Haase公司就开始了自动化生产的第一步,然后一步步的引进了多台机器人,明显的缓解了企业的生产难题。

机器人维护保养困难

近几年来,Haase公司主要使用其他两家公司生产的机器人进行喷涂和机加工。这些机器人目前面临的问题是,1989年的产品维护困难。从长远看,无法保证配件供应。

Haase公司技术总监Jürgen Krell找到了慕尼黑市的Automatica公司,商讨更换老式机器人的问题。在那里,他也和其他机器人生产厂家进行了接触,当然也包括川崎机器人公司的人员。之后很快就有了结果,Jürgen Krell解释说:“对我们来说,具有吸引力的价格、坚固的结构设计以及完全满足我们的要求是最有决定性意义的。而川崎公司所在地就在我们附近,有这样一个经验丰富、技术成熟的邻居也是机器人技术服务的最佳保障。川崎公司提供的技术支持很快也证明了这一点。”

最终Haase公司确定用ZT130S型机器人完成GFK玻璃纤维增强材料的产品的喷涂,台式拐臂机器人可以承载的重量为130 kg,是一种适合各种应用的通用型机器人。ZT130S的水平/垂直活动范围为3230~4571 mm,具有很大的工作范围和很高的工作精度。另外,一段时间之后又增加了一台川崎BX100L型机器人,用于向模具中添加树脂和玻璃纤维。

喷涂工位实现自动化

在Haase集团公司决定采用川崎机器人的自动化战略之后,自动化技术改造的计划和实施进展的非常迅速,旧的机器人模块被拆除了,安装场地清理干净了,在不到三个月的时间里完成了新型机器人的安装和调试。实现了整个喷漆车间所有生产工位的自动化。

Jürgen Krell和公司的机电一体化工程师负责新型机器人的安装调试和编程。以前,Haase公司使用的几台机器人有不同的编程语言,因为机器人的生产厂家不同、生产年代不同。在使用了第一台川崎机器人之后,在很短的时间里就彻底解决了编程语言复杂的问题,成功的统一了编程语言。

图1 川崎ZT 130L型机器人正在加工储罐边缘
图1 川崎ZT 130L型机器人正在加工储罐边缘

另外,加工储罐类产品的ZT130L型机器人还可以在加工储罐盖和储罐底时自动更换刀具,ZT130S型机器人的工作范围是3530 mm。Haase公司最大型号的储罐直径为4 m,在引进川崎机器人之前只能手动加工,在引进ZT130L型机器人之后明显的提高了生产灵活性和加工速度。“与过去相比,我们的产能提高了一倍多,三台川崎机器人发挥着非常重要的作用。” Jürgen Krell说。

Haase公司的产品有十种不同的直径尺寸,几种变型,总共有大约100个品种型号。在引进川崎机器人之后,一方面减少了每批产品生产时的设备调整工作量,另一方面也减轻了Haase公司不同储罐类产品生产过程中的定位工作。有着回转工作台的川崎机器人以及整套机器人系统为Haase公司提高了生产灵活性。

图2 具有自动更换工具功能的川崎ZT 130L型机器人正在加工储罐盖和底
图2 具有自动更换工具功能的川崎ZT 130L型机器人正在加工储罐盖和底

ZT130L型机器人能够根据需要自动的选择必要的工具,自动化更换工具的系统是Haase公司自己设计制造的。最实用、也最经济的是,机器人不仅可以使用专用工具,还可以使用市场中销售的常规工具。当机器人换好了储罐观察孔的铣削刀具后,工具更换系统马上就准备好了层压表面抛光的角磨机了。两把锯割工具能够精确的切割储罐工件,抛光工具能够很好的磨光储罐的外表面。吸尘装置能够彻底、准确的清洁储罐盖和储罐底的各个部位。机器人设备的成套附件极大的提高了机器人工作的灵活性和效率,使机器人能够处理一个或者依次处理多个储罐盖子和底部。

这一机器人项目建设和工作运行中遇到的最大挑战是生产过程中产生的污垢和粉尘。为解决这一难题而设计的除尘系统保证了连续、高效的除尘。每周只需对这一除尘系统进行一次清洁,确保系统的正常工作。利用机器人工作室来代替开放的生产加工空间被证明是不合适的,因为它明显的降低了产能。新的ZT130L机器人和与之配套的除尘系统保证了将空气中的粉尘含量减少大约60%。

控制光栅与川崎机器人的Cubic-S安全系统相结合有效的保证了机器人工作区域的安全。川崎机器人的Cubic-S安全保护系统能够确保机器人和操作者安全的协同工作。这一软件系统确保了机器人设备有着非常紧凑且安全的工作空间,无需采取其他保护措施。

Cubic-S保证安全的人机协同

川崎机器人公司开发的Cubic-S安全保护系统有八种安全保护功能,包括个性化的安全保护区域设置和准确的工作空间限制。这就能够实现空间占用最少的机器人工作范围。在设定了这一范围后,机器人的工作和运动就不会超出限定的范围。机器人的各个运动轴也都受到了电子监控,设置的轴值构成了机器人运动的极限位置。当机器人的运动速度超过了设定的运动速度,应该停止不动的轴突然运动了,或者刀具、工具的方位发生了异常改变时,Cubic-S安全保护系统都会自动停止机器人的运动。“在我们的生产过程中,机器人的自动化与操作人员的手工操作是密切相连的。这就是为什么我们不断的优化Cubic-S和安全保护系统,以便使人机能够更加方便、高效和安全的协同工作。” Jürgen Krell说道。

图3 Haase公司中引进的川崎机器人可以使用市场中常规铣刀和锯条加工储罐类零件
图3 Haase公司中引进的川崎机器人可以使用市场中常规铣刀和锯条加工储罐类零件

迄今为止,“我们有两种储罐产品”一直是Haase公司最重要的销售宣传口号。Haase公司生产的家用采暖燃油储罐销售收入占集团公司总销售收入的三分之二以上。另外,建筑行业用大型水箱、酒窖储罐、工业用储罐和蓄热储罐等也逐步成为该公司重要的产业支柱。公司领导人Thomas Falkenbach说:“鉴于家庭采暖燃油的用量日益减少,我们肯定会开发其他应用领域中所需的产品和市场。但由于德国境内采暖油的家庭数量超过了500万家,因此可以预见的未来采暖油储罐仍然有很好的市场前景。”

虽然地下室或者埋在地下的采暖油储罐仅仅是供应德国客户的产品,但Haase公司的蓄热器以及油脂分离器则是国际市场中很受欢迎的产品,出口到斯堪的纳维亚、意大利、迪拜、东南亚和美国等地。另外,瑞士联邦铁路公司也正在将其轻型液体分离设备的储罐容器更换成Haase公司的产品。Falkenbach补充说道:“成功的自动化技术改造和机器人的使用是我们不断发展的基础,也使我们能够满足不断增长的市场需求。”

Falkenbach就近年来机器人使用情况做出了积极的评价:“川崎机器人的应用让我们很快就收到了回报,并为我们的长期发展提供了更高的灵活性。我们的团队一直致力于机器人、工具、除尘系统和回转工作台之间的紧密合作,并不断优化。到目前为止,设备优化几乎达到了理想的最佳状态,只剩下将要完成的提高回转工作台速度这项工作了。”

经过几次大规模的投资和近几年来引进的川崎机器人之后将会有一段相对比较平稳的生产时间。“但我们的眼睛始终盯着出现的新理念和优化潜力。” Jürgen Krell说道。