安全而可靠的自動(dòng)化操作

文/本刊記者 劉興

安全而可靠的自動(dòng)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(dòng)化生產(chǎn)的關(guān)鍵，機(jī)械手安全、可靠的運(yùn)行對(duì)于整個(gè)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(qǐng)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(dòng)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(duì)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(píng)價(jià)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(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，當(dāng)機(jī)械手發(fā)生故障時(shí)，必將會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)。

機(jī)械手的安全性有以下幾個(gè)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，一是對(duì)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(gè)主要的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，一是故障間平均運(yùn)行時(shí)間，另一個(gè)是停機(jī)時(shí)間。故障間平均運(yùn)行時(shí)間越長，說明機(jī)械手可靠性越高；反之，間隔平均運(yùn)行時(shí)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(shí)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(shí)間。停機(jī)時(shí)間與損壞程度及維修時(shí)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(shí)應(yīng)注意哪些問題？

程翔先生：在采購機(jī)械手時(shí)應(yīng)該注意以下幾個(gè)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(tái)；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(shí)，注塑機(jī)的機(jī)械手安裝方向應(yīng)明確；所有動(dòng)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(shí)需注意的事項(xiàng)包括：機(jī)械手的

所有動(dòng)作均可現(xiàn)場(chǎng)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(huì)及時(shí)報(bào)警并停止動(dòng)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(shí)，注塑機(jī)和機(jī)械手會(huì)互鎖，即機(jī)械手出現(xiàn)故障時(shí)注塑機(jī)停止操作，同樣在注塑機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，機(jī)械手也將停止動(dòng)作；機(jī)械手和注塑機(jī)的動(dòng)作需保持一致，即不會(huì)發(fā)生撞機(jī)或干涉注塑機(jī)的動(dòng)作，也不會(huì)因機(jī)械手的動(dòng)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(shí)，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(duì)機(jī)械手提出了哪些要求？

程翔先生：作為塑料加工自動(dòng)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(dòng)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(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)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(jìng)爭(zhēng)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(huì)黯然失色。實(shí)際上，車間里的許多機(jī)械手只是“走過場(chǎng)”，并沒有讓生產(chǎn)商在節(jié)約成本和提高利潤方面具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。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(dòng)力成本。但重要的前提是，要能跟上現(xiàn)代最新的自動(dòng)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(huì)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(duì)機(jī)械手進(jìn)行優(yōu)化，將循環(huán)時(shí)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(píng)價(jià)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(dòng)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(dòng)過程中啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)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(dòng)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(duì)機(jī)械手進(jìn)行了不斷地升級(jí)與創(chuàng)新。

經(jīng)過多方改進(jìn)，全面升級(jí)后的威猛機(jī)械手可配備不同的伺服旋轉(zhuǎn)軸，同時(shí)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(dòng)為基礎(chǔ)來計(jì)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(huì)加速達(dá)到最高速度而不會(huì)有片刻延遲。僅憑SmartRemoval功能，可使機(jī)械手節(jié)省15%的取出時(shí)間而無需花費(fèi)額外的成本，同時(shí)還避免了機(jī)械裝置的意外動(dòng)作。除了已有的實(shí)時(shí)功能TruePath、SmartRemoval、SoftTourque、PartTrack和EcoMode外，用戶還可依據(jù)需求選擇自動(dòng)碰撞探測(cè)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(dòng)碰撞探測(cè)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(shí)，它可被自動(dòng)激活，為水平運(yùn)動(dòng)提供可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩的瞬間控制。在此背景下，自動(dòng)碰撞探測(cè)功能處于長久被激活狀態(tài)，并能夠即刻識(shí)別出電動(dòng)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(píng)價(jià)機(jī)械手的運(yùn)行效率？

程翔先生：機(jī)械手可節(jié)約勞動(dòng)力成本及循環(huán)時(shí)間，但如果不及時(shí)采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)，這些機(jī)械手會(huì)很快過時(shí)，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(shí)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(shí)還能進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)，在縮短循環(huán)時(shí)間的同時(shí)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(gè)等級(jí)，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(dòng)的“存儲(chǔ)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(jì)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(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，而且具有線對(duì)線式使用者功能，能夠適時(shí)“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(shí)進(jìn)行靈活調(diào)整，自行無限制地自定義修改，而不會(huì)產(chǎn)生額外的成本費(fèi)用。

此外，機(jī)械手的機(jī)械設(shè)計(jì)也很重要。例如，基于對(duì)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(jì)。最后，由于優(yōu)化機(jī)械手可能會(huì)涉及到更換的問題，加工商可能會(huì)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(huì)對(duì)其進(jìn)行多次組裝和使用，因此，找到一個(gè)可靠的增值供應(yīng)商可在此方面為您提供幫助。一個(gè)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(shì)，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(gè)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(gè)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(duì)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(tái)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(gè)裝置之間得以配合默契。由此，整個(gè)制造過程，包括材料的喂送與混合、溫度控制以及自動(dòng)化操作與注塑成型都能得到最佳協(xié)調(diào)與監(jiān)測(cè)。另外重要的是，可使所有的參數(shù)設(shè)置、自動(dòng)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(shí)，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(shí)間和由此產(chǎn)生的成本明顯降低。同樣重要的是，對(duì)誤差信號(hào)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(chǎng)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(shí)到自動(dòng)化生產(chǎn)的必要性甚至是緊迫性，造成了中國市場(chǎng)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備需求的空前旺盛。這對(duì)威猛來說是個(gè)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(dòng)化設(shè)備才能真正體現(xiàn)自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)。威猛在自動(dòng)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(gè)步驟以及產(chǎn)品的每一個(gè)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(shí)，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(chǎng)方予以大力拓展的原則，而非片面追求業(yè)績?cè)鲩L。

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?。隨著生活水平的提高，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(duì)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(chǎng)空間。此外，自動(dòng)化的發(fā)展是必然趨勢(shì)，對(duì)于終端產(chǎn)品生產(chǎn)廠家來說，自動(dòng)化除了可以解決勞動(dòng)力成本的問題外，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于自動(dòng)化生產(chǎn)能夠讓產(chǎn)品的品質(zhì)更加穩(wěn)定。