По мере того, как детали становятся больше, все больше для перемещения тяжелых грузов используются роботы. Помимо тех преимуществ, которые автоматизация дает в области безопасности, она также стабилизирует и даже сокращает продолжительность цикла, повышает производительность и сокращает количество лома.

Пришествие автоматизации
“Формовщики стремятся получить более стабильный производственный цикл, повысить производительность и оптимизировать каждый этап осуществляемых операций. Вот почему в области формования конструкционных пенопластов наблюдается устойчивая тенденция к внедрению автоматизации, особенно, на более крупных установках”, - говорит Эд Хьюнерберг, директор по формованию конструкционных пенопластов и промышленному выдувному формованию компании Uniloy Milacron, которая создала прессы, использующиеся на предприятиях Orbis. Хьюнерберг рассказывает, что компании, занимающиеся собственным формованием, которые работают на специально выделенных линиях для определенных продуктов, первыми начали использовать робототехнические устройства, особенно, по мере того, как детали у них начали становиться все тяжелее.
Тем не менее, даже компании, осуществляющие формование по индивидуальным заказам на одной-двух установках, находят практические причины для того, чтобы рассмотреть вопрос об использовании робототехнических устройств. “У формовщика, работающего по индивидуальным заказам, как правило, эксплуатируются различные сочетания множеств пресс-форм на одной установке, гнезда для каждой серии устанавливаются в различное положение на установках с широкой плитой. У типичной 750-тонной установки SF с широкой плитой расстояние между поперечными планками 137 дюймов”, – говорит Хьюнерберг. Он также добавляет, что наличие робототехнического устройства позволяет формовщику создавать, сохранять и считывать программу, которая предназначена для того, чтобы доставать и подбирать детали, что позволяет сделать погрузку/разгрузку деталей более воспроизводимыми.

Погрузка/разгрузка крупных деталей
Предприятие в Georgetown является одним из пяти предприятий Orbis, занимающихся конструкционными пенопластами. Это предприятие производит крупные решетчатые ящики из HDPE, которые состоят из основания и четырех боковых стенок. По словам Чака Бонда, менеджера по производственному инжинирингу предприятия в  Джорджтауне, у контейнеров, которые можно складывать для того, чтобы сократить затраты на обратную транспортировку, также имеются откидные дверцы для облегчения доступа. По словам Хейдена, ящик может создаваться с одной, двумя или четырьмя откидными дверцами, причем заказы на ящики с двумя дверцами составляют более 90% от всего объема заказов. Занимаемая ящиком площадь составляет от 30 x 32 дюйма до 45 на 78 дюймов, а высота составляет от 25 до 50 дюймов.
В пресс-форме может быть шесть гнезд, расположенных рядами, для производства четырех боковых стенок и двух съемных откидных дверец. “Масса боковых стенок может быть в диапазоне от 70 до 80 фунтов на каждую единицу, и большие размеры могут затруднять погрузку/разгрузку деталей”, - говорит Бонд. Основание, которое может весить от 120 до 150 фунтов, производится на отдельном прессе, где также основное внимание уделяется исключению ручных погрузки и разгрузки.
Для компании Orbis размер деталей не является единственной проблемой. У крупного основания некоторых ящиков имеются также четыре арматурных стержня из композита, которые вставляются в гнездо с формованием поверх. Стержни подаются в пресс на специальном вращающемся револьверном устройстве. Кроме того, для производства крупных деталей необходима специальная последовательность извлечения стержней в инструменте, что, по словам Хейдена, значительно увеличивает сложность извлечения. Компания Orbis ранее ставила трех рабочих возле пресса для введения стержней, извлечения деталей и очистки деталей (такой как удаление ниток пластмассы толщиной с волос), а также сборки и штабелирования ящиков.
 

Полученная производительность
“Из-за всевозрастающего размера деталей здесь не может эксплуатироваться робот с боковой подвеской”, - говорит Хейден. Для того, чтобы найти альтернативное решение, Orbis сотрудничала с производителем вспомогательного оборудования Wittmann, Inc.  при разработке специального полностью сервоприводного робототехнического устройства с монтажом сверху. Установленное примерно год тому назад устройство состоит из  двух трехкоординатных роботов горизонтального хода с монтажом сверху от Wittmann W673, у которых оба манипулятора монтируются на один удлиненный брус. Брус монтируется над плитой на высоте более 10 футов над полом. У каждого робота грузоподъемность 275 фунтов, и этого, по мнению Хейдена,  более, чем достаточно для того, чтобы осуществлять погрузку/разгрузку деталей.

Для робота с монтажом сверху требуется меньше производственной площади и защитного ограждения, чем для предшествующей модели с монтажом сбоку. Конфигурация бруса в виде буквы T позволяет двум роботам функционировать попеременно для осуществления введения вставки и извлечения детали или же осуществлять одновременное извлечение деталей из различных пресс-форм или же погрузку/разгрузку одной очень крупной детали. Добавление запястного шарнира к манипулятору робота позволяет осуществлять поворот на 180°, и помогает перемещать вставки и готовые изделия.
При формовании основания ящика роботы программируются для того, чтобы сначала размещать вставку в одну половину пресс-формы, а затем работать совместно для извлечения готового изделия из другой половины пресс-формы. Как рассказывает Бонд, при производстве более маленьких боковых стенок оба робототехнических устройства вводятся в участок формования одновременно, и каждый робот извлекает до трех деталей каждый.
Роботы программируются с помощью контроллера от Wittmann R7, который использует подпрограммы, специальные для каждой пресс-формы и каждого рабочего органа инструмента (EOAT). Подпрограммы сохраняются для последующей установки. Контроллер снабжен программным обеспечением для предупреждения столкновения в качестве стандартного. Он также программирован для защитной блокировки, которая препятствует взаимодействию с мостовым краном, когда последний работает в непосредственной близости от пресса. При смене пресс-формы с помощью крана, робот переводится в безопасное положение, и не может эксплуатироваться до тех пор, пока кран не покинет защищаемый участок.
Конфигурация двойного робота на одной балке использует самый большой устанавливаемый Wittmann в Северной Америке робот для формования конструкционных пенопластов. Wittmann также спроектировала блочное установочное устройство EOAT, которое позволяет Orbis легко осуществлять переключение с погрузки/разгрузки отдельного основания на извлечение из формы множества боковых стенок из пресс-форм с количеством гнезд от четырех до шести.

Orbis использует устройство с двумя роботами, работающими по очереди, для размещения вставок (слева), и последующего извлечения отдельной крупной детали (справа). Их также программируют для одновременного извлечения нескольких деталей из множества гнезд.

За счет использования робототехнических устройств Orbis смогла оптимизировать количество рабочих, работающих у пресса, сократив его с трех до двух. Роботу необходимо всего 15 секунд для того, чтобы войти в зону формования сверху, выполнить свои функции и покинуть зону, хотя для осуществления некоторых операций роботы должны выполнять специальные движения по переориентации деталей для очистки поперечных планок.
“Мы можем повысить производительность наших установок на 29% для изготовления боковых стенок, и на 8% для изготовления оснований”, - говорит Бонд. “Установка функционирует с сокращением продолжительности цикла на 65%, и нам удалось решить все проблемы с обеспечением безопасности оператора”, - добавляет он. Кроме того, создается экономия за счет 1% уменьшения количества лома за счет более устойчивого цикла и снижения продолжительности простоя установок на 2%, поскольку детали извлекаются без повреждения. Компания Orbis установила, что робототехнические устройства от Wittmann окупили себя менее, чем за год, и в настоящее время собирается установить роботы и на другие прессы для производства деталей еще большего размера.
 

Микелл Найтс, старший редактор,
Источник: Plastics Technology