安全而可靠的自動化操作

文/本刊記者 劉興

安全而可靠的自動化操作

文/本刊記者 劉興

如今，機(jī)械手在注塑加工中正獲得越來越多的應(yīng)用。作為自動化生產(chǎn)的關(guān)鍵，機(jī)械手安全、可靠的運(yùn)行對于整個生產(chǎn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合和實(shí)現(xiàn)高效率的生產(chǎn)都十分關(guān)鍵。為此，本期論壇特別邀請了威猛巴頓菲爾機(jī)械設(shè)備（上海）有限公司董事總經(jīng)理 程翔先生圍繞“安全而可靠的自動化操作”這一主題進(jìn)行了深入解讀。

威猛巴頓菲爾機(jī)械設(shè)備（上海）有限公司董事總經(jīng)理程翔先生

PT：如今，機(jī)械手在注塑加工中的應(yīng)用越來越多。對于注塑加工商們而言，在生產(chǎn)中確保機(jī)械手運(yùn)行的安全性與可靠性非常重要。那么，如何衡量機(jī)械手的運(yùn)行是安全與可靠的呢？或者，有哪些評價標(biāo)準(zhǔn)？

程翔先生：機(jī)械手運(yùn)行的安全性與可靠性是使用者十分關(guān)心的問題，因?yàn)闄C(jī)械手是和其他生產(chǎn)機(jī)械結(jié)合構(gòu)成一個生產(chǎn)系統(tǒng)，當(dāng)機(jī)械手發(fā)生故障時，必將會影響整個生產(chǎn)系統(tǒng)。

機(jī)械手的安全性有以下幾個評判標(biāo)準(zhǔn)，一是對機(jī)械手工作空間的限制；二是機(jī)械限位裝置的安裝；三是垂直下降的安全保護(hù)。而其可靠性有兩個主要的評判標(biāo)準(zhǔn)，一是故障間平均運(yùn)行時間，另一個是停機(jī)時間。故障間平均運(yùn)行時間越長，說明機(jī)械手可靠性越高；反之，間隔平均運(yùn)行時間越短，則說明使用中的機(jī)械手故障越多，修理頻繁。停機(jī)時間，即機(jī)械手發(fā)生損壞以致停機(jī)，直至修復(fù)重新投入使用的時間。停機(jī)時間與損壞程度及維修時間長短有關(guān)。

PT：為確保機(jī)械手運(yùn)行的安全性與可靠性，在采購、安裝和使用機(jī)械手時應(yīng)注意哪些問題？

程翔先生：在采購機(jī)械手時應(yīng)該注意以下幾個問題：首先，機(jī)械手的選材需經(jīng)久耐用、質(zhì)量好且支架牢固，具有足夠的剛性和韌性；其次，還要注意機(jī)械手手控器是否有助于用戶友好性操作，即包括配備用戶控制面板、直觀觸摸屏和手持式操縱臺；另外，還需明確機(jī)械手的行程即機(jī)械手行走的距離，以及機(jī)械手的有效載荷即機(jī)械手所能處理的重量。

在安裝時，注塑機(jī)的機(jī)械手安裝方向應(yīng)明確；所有動作和運(yùn)行均不能妨礙注塑機(jī)安全門的開關(guān)。

在使用時需注意的事項(xiàng)包括：機(jī)械手的

所有動作均可現(xiàn)場設(shè)定，并能設(shè)定在一定的誤差范圍內(nèi)，一旦超出設(shè)定值，會及時報警并停止動作，且在觸摸屏上顯示其故障信息；注塑機(jī)或機(jī)械手出現(xiàn)故障時，注塑機(jī)和機(jī)械手會互鎖，即機(jī)械手出現(xiàn)故障時注塑機(jī)停止操作，同樣在注塑機(jī)出現(xiàn)故障時，機(jī)械手也將停止動作；機(jī)械手和注塑機(jī)的動作需保持一致，即不會發(fā)生撞機(jī)或干涉注塑機(jī)的動作，也不會因機(jī)械手的動作導(dǎo)致注塑機(jī)的生產(chǎn)周期過度延長；注塑機(jī)出現(xiàn)停機(jī)時，可將機(jī)械手置于安全位置，不應(yīng)妨礙更換模具和設(shè)備維修作業(yè)。

PT：除了執(zhí)行簡單的拾取-擺放操作外，機(jī)械手還經(jīng)常要執(zhí)行一些復(fù)雜的操作，這些復(fù)雜操作通常有哪些？分別對機(jī)械手提出了哪些要求？

程翔先生：作為塑料加工自動化的代表，機(jī)械手在塑料加工過程中始終扮演著重要的角色。它能模仿人手和臂的某些動作功能，可按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具，代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，并能夠在有害的環(huán)境下操作，保護(hù)人身安全，因而在機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門得到了廣泛應(yīng)用。

但是，千萬不要以為有機(jī)械手在工廠中運(yùn)轉(zhuǎn)，就能夠使自己在日益激烈的國內(nèi)外競爭中遙遙領(lǐng)先。因?yàn)樽蛱炝己玫男阅鼙憩F(xiàn)，在今天可能就會黯然失色。實(shí)際上，車間里的許多機(jī)械手只是“走過場”，并沒有讓生產(chǎn)商在節(jié)約成本和提高利潤方面具有競爭優(yōu)勢。大多數(shù)的生產(chǎn)商都知道，機(jī)械手可代替人工進(jìn)行二次作業(yè)、拆分部件、裝箱和檢查等工作，從而為其節(jié)約勞動力成本。但重要的前提是，要能跟上現(xiàn)代最新的自動化技術(shù)。要知道，供應(yīng)商們正不斷地應(yīng)用新的控制裝置及編程軟件，這些工具可簡化控制，提高性能和穩(wěn)定性，并改善溝通及減少維護(hù)。

然而，隨著生產(chǎn)的擴(kuò)大和要求的提高，機(jī)械手的某些局限性可能會日益突顯：一方面，因?yàn)椴僮鳈C(jī)械手的技術(shù)人員未經(jīng)過專門培訓(xùn)，不能對機(jī)械手進(jìn)行優(yōu)化，將循環(huán)時間提升到新的水平；另一方面，可能是機(jī)械手自身的“控制限制”決定了其只能被用于簡單的抓取，而不能勝任其他更多操作。

PT：您如何評價機(jī)械手的安全性、可靠性與機(jī)械手運(yùn)行效率之間的關(guān)系？如何確保機(jī)械手安全、可靠地高效運(yùn)行？

程翔先生：機(jī)械手的運(yùn)行速度是指機(jī)械手在全程范圍內(nèi)的平均運(yùn)行速度，它反映了機(jī)械手的使用效率與生產(chǎn)水平。機(jī)械手的運(yùn)動速度越高，則其使用效率越高，生產(chǎn)水平越高；但速度越高，機(jī)械手在運(yùn)動過程中啟動和制動時產(chǎn)生的沖擊和振動也較大，從而影響機(jī)械手的性能。因此，為了保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量不能過分地追求生產(chǎn)速度。

機(jī)械手的所有動作都是在控制系統(tǒng)的指揮下完成的，毋庸置疑，在不久的將來，機(jī)械手的大部分先進(jìn)技術(shù)都將融合到手控器中。優(yōu)秀的手控制系統(tǒng)可為加工商創(chuàng)造更多的功能，提高機(jī)械手各項(xiàng)性能。此外，機(jī)械手機(jī)械部分的變化和改進(jìn)也變得同樣重要。正是出于以上種種考慮，我司對機(jī)械手進(jìn)行了不斷地升級與創(chuàng)新。

經(jīng)過多方改進(jìn)，全面升級后的威猛機(jī)械手可配備不同的伺服旋轉(zhuǎn)軸，同時配有威猛集團(tuán)全新的R8.3控制系統(tǒng)，使其擁有眾多的功能和更多的選項(xiàng)。

其中，SmartRemoval功能是以開模運(yùn)動為基礎(chǔ)來計算X軸進(jìn)入模具的初始加速度。一旦模具完全打開，機(jī)械手就會加速達(dá)到最高速度而不會有片刻延遲。僅憑SmartRemoval功能，可使機(jī)械手節(jié)省15%的取出時間而無需花費(fèi)額外的成本，同時還避免了機(jī)械裝置的意外動作。除了已有的實(shí)時功能TruePath、SmartRemoval、SoftTourque、PartTrack和EcoMode外，用戶還可依據(jù)需求選擇自動碰撞探測功能。FlexSafe功能為界定機(jī)械手的工作區(qū)域提供了可能，而自動碰撞探測功能提供了額外的機(jī)械安全防護(hù)，當(dāng)速度低于250 mm/s時，它可被自動激活，為水平運(yùn)動提供可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩的瞬間控制。在此背景下，自動碰撞探測功能處于長久被激活狀態(tài)，并能夠即刻識別出電動機(jī)上的轉(zhuǎn)矩增量。

威猛集團(tuán)的R8.3控制系統(tǒng)

PT：如何比較客觀地評價機(jī)械手的運(yùn)行效率？

程翔先生：機(jī)械手可節(jié)約勞動力成本及循環(huán)時間，但如果不及時采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)，這些機(jī)械手會很快過時，進(jìn)而影響到產(chǎn)能。相比傳統(tǒng)的機(jī)械手，新一代的機(jī)械手運(yùn)轉(zhuǎn)更快，而且通過改善穩(wěn)定性和溝通能力（信息和網(wǎng)絡(luò)），還能夠有效縮短停歇時間，簡化的用戶圖表及界面使其能更好地與操作者溝通，同時還能進(jìn)行三維運(yùn)動，在縮短循環(huán)時間的同時降低了能量消耗。

目前，機(jī)械手最常用的控制器可以分為三個等級，分別是：帶小型液晶（LCD）顯示屏的單一字母數(shù)字化無圖控制器；帶有全彩色觸摸屏、圖像化用戶界面（GUI）和圖標(biāo)驅(qū)動的“存儲式”控制器，此類控制器主要用于“教學(xué)”或某些受控的專有編程，但沒有全面開放的計算機(jī)數(shù)控化自定義編程控制；第三種控制器不僅擁有全彩式觸摸屏、圖像化用戶界面（GUI）和圖標(biāo)工具，還擁有全開放式板面和“真實(shí)的”計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，而且具有線對線式使用者功能，能夠適時“幫助”操作說明。

如果所有上述功能均運(yùn)轉(zhuǎn)良好，且加工商不必再去尋找供應(yīng)商安裝新的程序或改變程序，就說明該控制器已達(dá)到了最高水準(zhǔn)。在這種情況下，若以后需要增加新的設(shè)備，加工商可隨時進(jìn)行靈活調(diào)整，自行無限制地自定義修改，而不會產(chǎn)生額外的成本費(fèi)用。

此外，機(jī)械手的機(jī)械設(shè)計也很重要。例如，基于對處理較長部件的更大靈活度的考慮，機(jī)械手應(yīng)當(dāng)采用Z軸后端式，而不是Z軸前端式的設(shè)計。最后，由于優(yōu)化機(jī)械手可能會涉及到更換的問題，加工商可能會選擇一家能提供比基本的端臂工具擁有更多功能的供應(yīng)商。在機(jī)械手的使用壽命之內(nèi)，加工商會對其進(jìn)行多次組裝和使用，因此，找到一個可靠的增值供應(yīng)商可在此方面為您提供幫助。一個在賣出機(jī)械手后，還能在將來為機(jī)械手的終生使用提供設(shè)備和技術(shù)支持的供應(yīng)商，可讓加工商受益良多。

PT：目前將機(jī)械手的控制系統(tǒng)與注塑機(jī)的控制系統(tǒng)整合在一起已成為趨勢，這種整合帶來的好處是什么？要求機(jī)械手供應(yīng)商具備哪些know-how？

程翔先生：這個問題我想以我們自身為例子來說明。自2008年收購巴頓菲爾公司以來，網(wǎng)絡(luò)化已成為威猛集團(tuán)的一個重要發(fā)展主題，將機(jī)械手集成到注塑機(jī)UNILOG控制系統(tǒng)中的工作已于收購當(dāng)年完成。此后，威猛集團(tuán)開始了對周邊設(shè)備的逐步整合。

威猛W818機(jī)械手

通過機(jī)器的B6P控制系統(tǒng)，多臺機(jī)器連同與它們連接在一起的機(jī)械手和周邊設(shè)備即被聯(lián)系在一起，并通過統(tǒng)一的窗口用戶界面進(jìn)行操作，使得單個裝置之間得以配合默契。由此，整個制造過程，包括材料的喂送與混合、溫度控制以及自動化操作與注塑成型都能得到最佳協(xié)調(diào)與監(jiān)測。另外重要的是，可使所有的參數(shù)設(shè)置、自動化過程和配方被集中記錄在一副模具記載中，當(dāng)模具發(fā)生改變時，可由此將這些數(shù)據(jù)分送到正確的裝置上，這使得設(shè)置時間和由此產(chǎn)生的成本明顯降低。同樣重要的是，對誤差信號及所有裝置機(jī)器狀態(tài)的集中記錄也將聯(lián)系在一起。

威猛集團(tuán)專注注塑領(lǐng)域，我們的產(chǎn)品中有著很多富于內(nèi)涵的know-how，雖然市場上有一些看似與我們相同的產(chǎn)品，但實(shí)際上，在諸如加工精度、材料等細(xì)節(jié)方面都還有很多問題需要解決，并不是很容易實(shí)現(xiàn)的。

PT：您還有想要補(bǔ)充的嗎？

程翔先生：近幾年來，各項(xiàng)成本的高起，特別是招工難、留人難以及人工成本的不斷上漲，讓越來越多的加工企業(yè)認(rèn)識到自動化生產(chǎn)的必要性甚至是緊迫性，造成了中國市場對自動化設(shè)備需求的空前旺盛。這對威猛來說是個非常好的機(jī)遇，當(dāng)然，要把握機(jī)遇，產(chǎn)品性能起到至關(guān)重要的作用，特別是設(shè)備的穩(wěn)定性，性能穩(wěn)定的自動化設(shè)備才能真正體現(xiàn)自動化的優(yōu)勢。威猛在自動化設(shè)備方面擁有幾十年的研發(fā)與加工積累，產(chǎn)品運(yùn)程的每個步驟以及產(chǎn)品的每一個結(jié)構(gòu)，均經(jīng)過了多年的驗(yàn)證與錘煉，可確保設(shè)備的最佳穩(wěn)定性。同時，我們的產(chǎn)品運(yùn)程控制系統(tǒng)，采用全開放式的模式，可依據(jù)客戶要求進(jìn)行特殊運(yùn)程的編程。另外，我們不得不強(qiáng)調(diào)服務(wù)的重要性，威猛一直秉承有服務(wù)保障的市場方予以大力拓展的原則，而非片面追求業(yè)績增長。

未來塑料工業(yè)仍具有較大的發(fā)展?jié)摿Γ芰现破芬殉蔀槿藗兩畹谋匦杵贰ｋS著生活水平的提高，消費(fèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生了相應(yīng)的變化，而大量電子消費(fèi)品進(jìn)入家庭也必然帶來塑料配套制品的發(fā)展。另一方面，內(nèi)需對塑料經(jīng)濟(jì)增長的作用也在加大，這為我國塑料行業(yè)的發(fā)展新增了市場空間。此外，自動化的發(fā)展是必然趨勢，對于終端產(chǎn)品生產(chǎn)廠家來說，自動化除了可以解決勞動力成本的問題外，另一個優(yōu)點(diǎn)在于自動化生產(chǎn)能夠讓產(chǎn)品的品質(zhì)更加穩(wěn)定。