Saarmetall集團(tuán)的SM France公司作為汽車(chē)供貨商是一家有名的企業(yè)。這家公司位于法國(guó)的Sarreguemines，是一家大批量生產(chǎn)汽車(chē)變速器結(jié)構(gòu)部件的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠商。此外，公司還受到ZF腓特烈港的委托生產(chǎn)8速自動(dòng)變速器的驅(qū)動(dòng)輪。這種驅(qū)動(dòng)輪的加工分為三步：鋼制原坯在一個(gè)車(chē)加工中心進(jìn)行多種加工;在一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行內(nèi)齒輪精準(zhǔn)拉削;進(jìn)行零件清潔。
縮短了機(jī)器設(shè)備的非生產(chǎn)輔助時(shí)間
之前SM France公司的加工機(jī)器上安裝裝置及取走加工工件的工作均是由人工完成。對(duì)此，作為該公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)負(fù)責(zé)人之一的Winfried Maul表示：“由于用戶(hù)對(duì)公司生產(chǎn)的零部件需求量在不斷加大，較長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，我們采用的手工加工方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。我們必須縮短機(jī)器設(shè)備的非生產(chǎn)輔助時(shí)間，找到提高生產(chǎn)力的方法。因此我們得出了結(jié)論：自動(dòng)化。”
為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，SM France公司在兩臺(tái)加工機(jī)床上嘗試采用了一臺(tái)適合的系統(tǒng)集成裝置。在對(duì)相關(guān)的各個(gè)設(shè)備生產(chǎn)廠商提供的潛力技術(shù)方案進(jìn)行分析后，公司最終選擇了位于Donaueschingen的EGS自動(dòng)化公司的建議。EGS公司的營(yíng)銷(xiāo)負(fù)責(zé)人Heiko R?hrig表示：“機(jī)床自動(dòng)化多年以來(lái)就是EGS公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力。SM France公司的情況是，因?yàn)榧庸げ襟E實(shí)現(xiàn)了集成化，且兩臺(tái)機(jī)床必須在有限的空間內(nèi)盡可能地靈活連接，這樣對(duì)任務(wù)的配置要求很?chē)?yán)苛。此外，因?yàn)樵诖酥癝M France公司沒(méi)有使用機(jī)器人的經(jīng)驗(yàn)，所以我們必須努力幫助其實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案。”
圖1 在工件完成車(chē)加工后，第2臺(tái)機(jī)器人將工件取出并實(shí)施接下來(lái)的作業(yè)步驟
EGS公司的團(tuán)隊(duì)研發(fā)出使用了3臺(tái)Yaskawa機(jī)器人的量身定制的自動(dòng)化技術(shù)方案，該技術(shù)方案能夠準(zhǔn)確符合SM France公司的要求。實(shí)際上，該技術(shù)方案由3個(gè)部分組成，當(dāng)?shù)诙€(gè)部分從機(jī)床上取下已加工好的工件并將其進(jìn)行再堆置時(shí)(圖1)，第一個(gè)部分便在為車(chē)加工中心加裝加工工件(圖2)。第三部分則操作搬空機(jī)床并將完成加工的驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)送給后方的零件清潔裝置。
圖2 與車(chē)加工中心相連接的自動(dòng)化部分1一瞥
SM France公司須加工的鋼制變速器驅(qū)動(dòng)輪坯件最大的重量為6?kg，需加工不同異型部件的外徑，其變化范圍為90～110?mm，最大長(zhǎng)度為130mm。由在1000?mm×1200?mm的托盤(pán)內(nèi)的一個(gè)工件托架系統(tǒng)來(lái)輸送各個(gè)位置上的車(chē)加工工件，由于工件托架系統(tǒng)很大，所以一個(gè)托架系統(tǒng)上可以安裝60個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。與之相適配的帶有2個(gè)或4個(gè)貨板的部分可以安置工件，以保證設(shè)備多個(gè)小時(shí)的自動(dòng)化運(yùn)行。
由一臺(tái)HP20D型Motoman機(jī)器人來(lái)承擔(dān)HK-Con 4軸車(chē)加工中心的加工工件的安置作業(yè)，該機(jī)器人在機(jī)床工件安置裝置上放置了兩個(gè)毛坯部件(圖3)。
圖3 HP20D型機(jī)器人將工件坯件從一個(gè)托盤(pán)上取出并將其轉(zhuǎn)送到車(chē)加工中心
一臺(tái)6軸機(jī)器人從托盤(pán)上連續(xù)抓取所需的加工工件，并將其準(zhǔn)確的放置在機(jī)床交接單元中定義的位置上。在此，關(guān)鍵點(diǎn)是所選擇的機(jī)器人既要結(jié)構(gòu)緊湊，又要工作半徑大。當(dāng)機(jī)床不能按臨界循環(huán)時(shí)間放置加工工件時(shí)，那么機(jī)床的高效性便僅成為了一個(gè)次要因素。
機(jī)器人也可以完成工件的清潔和檢測(cè)工作
部分2始終負(fù)責(zé)取出工件，這里使用一臺(tái)HP20D型機(jī)器人，此處對(duì)機(jī)器人的要求更多。該6軸機(jī)器人不僅是將進(jìn)行車(chē)加工的工件從機(jī)床的交接單元取出并放置在一個(gè)空托盤(pán)上，而且期間還要運(yùn)行到2個(gè)其他位置。第一站是采用壓力空氣清潔工件的位置，第二站是完成對(duì)工件的全部檢測(cè)任務(wù)，也就是進(jìn)行檢測(cè)并打上標(biāo)記。R?hring表示：“如果沒(méi)有高性能的HP20D型Motoman機(jī)器人，便不可能確保所要求的循環(huán)作業(yè)時(shí)間。”
在完成工件車(chē)加工之后，便要進(jìn)行內(nèi)齒輪清潔。SM France公司有足夠的理由放棄車(chē)加工中心與清潔機(jī)器的自動(dòng)化連接。Maul表示：“我們的內(nèi)齒輪清潔機(jī)有3個(gè)清潔站點(diǎn)，性能特別好，在預(yù)連接的車(chē)加工中心滿(mǎn)負(fù)荷充分利用的情況下，還總是有靈活的生產(chǎn)能力。我們有規(guī)律的利用這樣的生產(chǎn)能力來(lái)完成其他加工作業(yè)任務(wù)，這樣我們便不考慮車(chē)加工中心與清潔機(jī)的固定連接。”
圖4 由一大型帶有一個(gè)雙3截夾具的6軸MH50型6軸機(jī)器人往清潔機(jī)裝和取出加工好的工件
由此，便確保了EGS公司擁有手工連接機(jī)器設(shè)備的高度靈活性。為了確保相應(yīng)的自動(dòng)化，該公司的工件清潔機(jī)有一個(gè)用于總共可裝240個(gè)加工工件的4個(gè)托盤(pán)的存儲(chǔ)器。由一臺(tái)MH50型Motoman機(jī)器人來(lái)負(fù)責(zé)為清潔機(jī)安置和取出工件，該機(jī)器人帶有一對(duì)3截夾具，作業(yè)方式特別穩(wěn)定(圖4)。由于采用夾具和EGS公司獨(dú)有的機(jī)器設(shè)備，所以更換加工工件非常省時(shí)，且不存在加工工件的中間擺放過(guò)程。各夾具進(jìn)行氣動(dòng)調(diào)節(jié)，這樣夾具裝置便能夠自動(dòng)與工件清潔機(jī)的各種不同的分布間隔相匹配，并能夠自動(dòng)與緩沖托盤(pán)相匹配。
圖5 除了為毫無(wú)問(wèn)題的加工機(jī)床安置和取出加工工件外，MH50型Motoman機(jī)器人還承擔(dān)其他操作任務(wù)
除了放置清潔機(jī)的加工工件外，MH50型Motoman機(jī)器人還有一些其他的操作任務(wù)(圖5)。在變速器驅(qū)動(dòng)輪放在零件清潔網(wǎng)前，帶有工件的6軸機(jī)器人行至一個(gè)離心機(jī)和一個(gè)壓力空氣排氣裝置。R?hring表示：“對(duì)我們的綜合性加工作業(yè)任務(wù)來(lái)說(shuō)，MH50型Motoman機(jī)器人是很好的機(jī)器人。由于該型機(jī)器人作用半徑大，所以到各個(gè)站點(diǎn)毫無(wú)問(wèn)題。”
機(jī)器人解決方案使人信心十足
現(xiàn)在，SM France公司的所有生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)均從所采用的機(jī)器人技術(shù)解決方案中獲益，但也不總是這樣。Winfried Maul回憶道：“當(dāng)帶有機(jī)器人的機(jī)床這一自動(dòng)化理念剛流行起來(lái)時(shí)，起初我們企業(yè)的員工還是持懷疑態(tài)度。他們?yōu)楣の坏陌踩珦?dān)心，對(duì)操作中出現(xiàn)的問(wèn)題完全無(wú)法理解。但現(xiàn)在這些工作人員對(duì)企業(yè)設(shè)置的機(jī)器人保持肯定態(tài)度。毫無(wú)疑問(wèn)，他們的工作內(nèi)容比過(guò)去有趣多了，許多工作人員通過(guò)他們獲得的機(jī)器人技術(shù)訣竅增長(zhǎng)了寶貴技能，現(xiàn)在機(jī)器人替代工作人員承擔(dān)起了繁重的工作。”
作為商人，Maul認(rèn)為數(shù)字是最重要：“總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在我們成功地將生產(chǎn)制造站點(diǎn)的生產(chǎn)能力提高了100%。除了向4軸車(chē)加工中心的投資外，我們的賬戶(hù)上取得的大部分收益均歸功于機(jī)器人自動(dòng)化。我們對(duì)EGS公司的自動(dòng)化技術(shù)解決方案的滿(mǎn)意程度超出了原來(lái)的預(yù)期。下一步我們將著手實(shí)現(xiàn)公司整個(gè)機(jī)器設(shè)備車(chē)間的非生產(chǎn)輔助時(shí)間的自動(dòng)化技術(shù)方案。”
