注塑生產(chǎn)過程中的自動傳送裝置
時間:2005-07-04
注塑自動化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的很成熟，并且對于大多數(shù)加工生產(chǎn)而言，完全能夠依靠它來提高生產(chǎn)能力。但是，正如其它昂貴的設(shè)備一樣，自動化設(shè)備要與其所承擔(dān)的工作任務(wù)相匹配才能帶來積極的回報。對于每種注塑應(yīng)用而言，自動化方法存在著巨大的潛能。
為什么要運用自動化操作方法？
經(jīng)濟(jì)全球化以來，將生產(chǎn)移向低工資國家被吹捧成是降低總開銷的首選之路。但是也許讓人感到意外的是，低工資也沒有減弱工藝過程自動化的趨勢。Wittman 公司銷售總經(jīng)理David Preusse解釋說：“即便在NAFTA（北美自由貿(mào)易區(qū)）地區(qū)，由于技術(shù)熟練工人供不應(yīng)求，限制了模制生產(chǎn)向墨西哥的轉(zhuǎn)移。塑料自動化中的工作周期可協(xié)調(diào)性、操作步驟減少、機(jī)器利用增加、廢品和模具損傷減少及腔體的可追溯性等各種優(yōu)勢，迫使包括墨西哥在內(nèi)的全球模塑商都在為保存競爭能力而紛紛實行自動化。”
Preusse指出，這種自動化進(jìn)展包括安全保護(hù)、傳送器、安裝以及培訓(xùn)等整個系統(tǒng)機(jī)組。
如果你只打算購買一臺自動設(shè)備，先別買。Husky公司的自動裝置銷售經(jīng)理Joe Calomino說：“應(yīng)該為整個車間購置一套集成系統(tǒng)，如果你因為價格而為整套設(shè)備妥協(xié)，那么設(shè)備的能力一定會受影響。設(shè)備中最薄弱的環(huán)節(jié)將影響整個系統(tǒng)的能力。你雖在購買一臺自動裝置，但更重要的是你在為車間購置一個組成構(gòu)件。”
Calomino同時也指出，對現(xiàn)有機(jī)器狀態(tài)的更新，通常限制了自動裝置的速度。Husky公司給許多公司的注模設(shè)備生產(chǎn)自動裝置。它的TE-3就是一個例子，這是一個為Husky公司65~180tS系列設(shè)備而專門設(shè)計的伺服模型。這種模塑機(jī)器與自動裝置都由同一個工作站控制。
模塑商常被“Catch-22”自動裝置的各種優(yōu)點所折服。專設(shè)一名專職自動裝置技術(shù)人員從事這種特殊任務(wù)有些過于浪費，而加工商又利用不到其設(shè)備的全部潛能。ASG Automation Services集團(tuán)公司副總裁Rock Lee解釋說：“我們從事此項工作已有12年了，而我還未發(fā)現(xiàn)一家模具廠能夠有效地使用自動裝置。”Lee把模塑生產(chǎn)的下面這種特點歸結(jié)為認(rèn)識上的過多缺陷所所致而成：模塑商將簡單的工作移向國外，自己卻忙于解決更加復(fù)雜、有增值的工藝技術(shù)，這樣就沒有時間去學(xué)習(xí)技術(shù)。但是，為了實現(xiàn)投資上的最大可能回報，模塑商要么投入時間學(xué)習(xí)，要么向供貨商連續(xù)請求售后服務(wù)幫助。
選擇正確的傳動裝置
傳動裝置是塑料自動化的力量所在。購買者有多種選擇方式。
早期的凸輪機(jī)械傳動已被氣動、伺服電動以及混合系統(tǒng)的現(xiàn)代自動裝置所代替。而氣動伺服電動或混合系統(tǒng)的選擇要取決于成本、速度以及準(zhǔn)確度/重復(fù)精度諸方面因素。氣動裝置通常代表了準(zhǔn)入水平，但是伺服傳置裝置及其控制器在成本上年復(fù)一年的減少使其開始占據(jù)氣動裝置的市場份額。伺服裝置為什么會這樣呢？
Engel Canada公司的銷售副總裁Kurt Fenske明確指出了伺服傳動裝置的優(yōu)點：“伺服裝置之所以能夠擠身于氣動裝置市場的基本原因在于它的速度和精確率。就是這兩個因素，就這么簡單。傳動裝置不象以前那么貴了，在長期運行過程中，你將會看到這些。”Engel公司銷售的ERC系列伺服自動裝置有多種配置，其中包括一套高速傳送裝置。其他的自動化用32字節(jié)的RISC基系統(tǒng)就很容易集成進(jìn)去。Engel公司的準(zhǔn)入級ERSP-21裝置是伺服—氣動設(shè)備，也由微處理器控制。
哪種傳動系統(tǒng)“更好”？這要取決于應(yīng)用的需要。揀選熔渣是其最基本的功能，簡單的空氣驅(qū)動系統(tǒng)通常就能有效提供這種最便宜的方法。混合系統(tǒng)將氣動技術(shù)與交流頻率或者伺服系統(tǒng)結(jié)合在一起，應(yīng)用于準(zhǔn)確度更高的場合。交流頻率和伺服設(shè)計允許使用更為尖端的過程管理，并允許處理機(jī)在工作室內(nèi)做諸如修整和裝飾等二次操作功能。有些供應(yīng)商對單一設(shè)備裝置提供了傳動方式的多種選擇。比如，Conair公司的Sepro3010系列桿式自動裝置就提供了全氣動、氣動/交流頻率及交流頻率伺服混合傳動裝置。用于壓縮機(jī)的Sepro3010自動裝置的能力范圍從50～150t。
“伺服”一詞通常使用得不太準(zhǔn)確，從而使人們對于傳動認(rèn)識上有一些模糊。交流頻率傳動裝置用變動電流的正弦波特性來控制精確運動；而真正的伺服則通過許多編碼“步驟”運用編碼器來進(jìn)行放置。雖然伺服裝置通常被看作是具有更高的精度，但其總放置精確度和準(zhǔn)確度要取決于整個系統(tǒng)的累積誤差。比如，軸向臂桿或者門式裝置很容易超出傳動裝置放置的精度，該精度大約只有千分之二、三in。臂端式工具受速度加快和慣性質(zhì)量增加的影響，其精度也會同樣不準(zhǔn)。Wittman公司的傳送裝置（用碳纖維技術(shù)來糾正這種慣性，大多數(shù)制造商大量使用鋁合金材料也是出于同種原因。振動是影響準(zhǔn)確率的另外一個因素。對于模具而言，傳送裝置的精度沒必要像機(jī)器那樣精確。“正確”的傳送裝置是那種置入機(jī)器中有足夠精度以免反復(fù)做定位工作。
為完成最精確的放置目標(biāo)而選擇帶有傳感器控制的系統(tǒng)經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展過程。Mould-tec公司總裁Ken Hoffman用淺顯易懂的語言說：“控制器應(yīng)該簡單易懂，并具有方便閱讀的功能，讓沒有上過大學(xué)的人能夠讀懂參數(shù)。同時，你也應(yīng)為模具備好一個強(qiáng)大的貯存記憶模塊。”Mould-tec公司的Kawaguchi自動裝置具有大型、懸掛式觸摸式LCD顯示屏和50多個記憶卡模塊，可以實現(xiàn)這一功能。
最佳的運動控制同樣也有助于重復(fù)精度，因為其曲線平緩運動可以產(chǎn)生良好的效果。盡管直線運動最容易編程，但其工具和零件的慣性質(zhì)量偶而需要做反向，會產(chǎn)生振動進(jìn)而失去對中。對于大多數(shù)要求快速運用的情形而言，曲線運動也同樣富有效果，尤其是臂桿須伸到諸如連桿或型芯等障礙物周圍的情形中。
根據(jù)應(yīng)用做自動裝置設(shè)計
盡管桿式或線式吊車設(shè)計在塑料自動裝置中居支配地位，但活節(jié)式裝置在二次或三次操作的工作室內(nèi)漸漸很受歡迎。底座安裝的裝置雖然要考慮到地面空間的成本以及其他保護(hù)措施，但他卻能觸及到大型壓縮機(jī)機(jī)側(cè)。工作周期較慢的大型機(jī)器通常與活節(jié)式裝置構(gòu)成聯(lián)合機(jī)組，自動裝置在此更有機(jī)會執(zhí)行模制后的任務(wù)。
Fanuc 機(jī)器人公司生產(chǎn)的M-6iT和M-16iT自動裝置的特征是，有載荷/卸荷及后處理運動用的活節(jié)式“關(guān)節(jié)”，也有放置用的直線軸，這樣它們運動起來象人一樣靈活。軸式六臂桿設(shè)計適用于大多數(shù)用多功能性和成本是EOAT決策過程中的兩個明顯因素，但對于那些研制戶內(nèi)方法的模具商而言還須考慮其他潛在的問題。定制工具也許要在臂桿上另外添加一些其他物質(zhì)，自動裝置產(chǎn)生可使其變慢的大慣性力；最糟糕的是，還能降低裝置的精度，加快傳動裝置的磨損。與自動裝置狀態(tài)相關(guān)的還有另外一個因素。有些工具需要特殊臂長，尤其是使用多種夾持器和空氣或真空傳送帶妨礙了工作臺或連桿的地方更如此。因為在許多情形下，零件或熔渣要比夾持器大很多，所以特殊臂長必須也要包括熔渣或零件的外形尺寸。同樣，在改進(jìn)修改過的EOAT時，要對自動裝置沖程或者外伸臂長的操作范圍予以特別重視。
通往下游的裝置
將零件從模具內(nèi)取出是第一步，但是許多下游操作要求零件移動的距離會過大。無論是帶有或不帶自動裝置的傳送機(jī)在廉價連續(xù)輸送方面仍有很大的余地。臂端工具和材料處理設(shè)備制造商Automation公司已開發(fā)出一系列塑料技術(shù)加工專用傳送機(jī)。這種靈活帶式傳送機(jī)的高度用一個曲軸來進(jìn)行調(diào)整，其特點是可調(diào)整的鉸鏈用于傾斜和倒立等場合。
傳送機(jī)系統(tǒng)與更引人注意的過程自動化相比，其所受到的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，但是對于大多數(shù)定制模具而言，極為常見的短暫研制時間和模具頻繁改變使得傳送機(jī)安裝也經(jīng)常發(fā)生改變。自動裝置貯存記憶了不同的安裝方法，但是壓縮機(jī)通常要用手動方式做重新設(shè)置。液壓和起重可調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠加快這一過程。因為總的停機(jī)時間只在首批零件輸送時才發(fā)生，所以對于壓縮機(jī)和自動裝置而言，來自小型傳送機(jī)成本節(jié)約會降低車間的總效率。
Sterling系統(tǒng)成品輸送設(shè)備是一種將模制產(chǎn)品運往下游的新方法。吹塑或者“真空”制成的產(chǎn)品通過管道從拾取點輸往“氣閘”處，產(chǎn)品在此處輸送緩慢無損壞。正壓系統(tǒng)輸送的零件高度可達(dá)300ft，而負(fù)壓的安裝可橫跨1000ft，這兩種系統(tǒng)都只使用一個壓氣機(jī)。管道輸送的特征是，設(shè)計成一個軟壁以免零件損壞，其直徑最大可達(dá)12in。系統(tǒng)的氣閘為系統(tǒng)又增加了一個組件，據(jù)Sterling的市場開發(fā)經(jīng)理Darrell Childress所言：“該設(shè)備也可以用作粉塵收集器。你的工作是在真空狀態(tài)下，因此我們對于氣閘的修改實際上是將粉塵從系統(tǒng)中抽取出來。”
塑料自動化已經(jīng)發(fā)展得很成熟，并且對于大多數(shù)加工生產(chǎn)而言，完全能夠依靠它來提高生產(chǎn)能力。但是，正如其他資本價值高的設(shè)備一樣，正確的設(shè)備要與其所承擔(dān)的工作任務(wù)相匹配才能帶來積極的回報。
