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，機械手在注塑加工中正獲得越來越多的應用。作為自動化生產的關鍵，機械手安全、可靠的運行對于整個生產系統的協調配合和實現高效率的生產都十分關鍵。為此，本期論壇特別邀請了威猛巴頓菲爾機械設備（上海）有限公司董事總經理 程翔先生圍繞“安全而可靠的自動化操作”這一主題進行了深入解讀。

威猛巴頓菲爾機械設備（上海）有限公司董事總經理程翔先生

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

程翔先生：機械手運行的安全性與可靠性是使用者十分關心的問題，因為機械手是和其他生產機械結合構成一個生產系統，當機械手發生故障時，必將會影響整個生產系統。

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

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

程翔先生：在采購機械手時應該注意以下幾個問題：首先，機械手的選材需經久耐用、質量好且支架牢固，具有足夠的剛性和韌性；其次，還要注意機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，還需明確機械手的行程即機械手行走的距離，以及機械手的有效載荷即機械手所能處理的重量。

在安裝時，注塑機的機械手安裝方向應明確；所有動作和運行均不能妨礙注塑機安全門的開關。

在使用時需注意的事項包括：機械手的

所有動作均可現場設定，并能設定在一定的誤差范圍內，一旦超出設定值，會及時報警并停止動作，且在觸摸屏上顯示其故障信息；注塑機或機械手出現故障時，注塑機和機械手會互鎖，即機械手出現故障時注塑機停止操作，同樣在注塑機出現故障時，機械手也將停止動作；機械手和注塑機的動作需保持一致，即不會發生撞機或干涉注塑機的動作，也不會因機械手的動作導致注塑機的生產周期過度延長；注塑機出現停機時，可將機械手置于安全位置，不應妨礙更換模具和設備維修作業。

PT：除了執行簡單的拾取-擺放操作外，機械手還經常要執行一些復雜的操作，這些復雜操作通常有哪些？分別對機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、搬運物件或操作工具，代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，并能夠在有害的環境下操作，保護人身安全，因而在機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門得到了廣泛應用。

但是，千萬不要以為有機械手在工廠中運轉，就能夠使自己在日益激烈的國內外競爭中遙遙領先。因為昨天良好的性能表現，在今天可能就會黯然失色。實際上，車間里的許多機械手只是“走過場”，并沒有讓生產商在節約成本和提高利潤方面具有競爭優勢。大多數的生產商都知道，機械手可代替人工進行二次作業、拆分部件、裝箱和檢查等工作，從而為其節約勞動力成本。但重要的前提是，要能跟上現代最新的自動化技術。要知道，供應商們正不斷地應用新的控制裝置及編程軟件，這些工具可簡化控制，提高性能和穩定性，并改善溝通及減少維護。

然而，隨著生產的擴大和要求的提高，機械手的某些局限性可能會日益突顯：一方面，因為操作機械手的技術人員未經過專門培訓，不能對機械手進行優化，將循環時間提升到新的水平；另一方面，可能是機械手自身的“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：您如何評價機械手的安全性、可靠性與機械手運行效率之間的關系？如何確保機械手安全、可靠地高效運行？

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

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

經過多方改進，全面升級后的威猛機械手可配備不同的伺服旋轉軸，同時配有威猛集團全新的R8.3控制系統，使其擁有眾多的功能和更多的選項。

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

威猛集團的R8.3控制系統

PT：如何比較客觀地評價機械手的運行效率？

程翔先生：機械手可節約勞動力成本及循環時間，但如果不及時采用先進的控制系統，這些機械手會很快過時，進而影響到產能。相比傳統的機械手，新一代的機械手運轉更快，而且通過改善穩定性和溝通能力（信息和網絡），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，同時還能進行三維運動，在縮短循環時間的同時降低了能量消耗。

目前，機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）和圖標驅動的“存儲式”控制器，此類控制器主要用于“教學”或某些受控的專有編程，但沒有全面開放的計算機數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）和圖標工具，還擁有全開放式板面和“真實的”計算機數控系統，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轉良好，且加工商不必再去尋找供應商安裝新的程序或改變程序，就說明該控制器已達到了最高水準。在這種情況下，若以后需要增加新的設備，加工商可隨時進行靈活調整，自行無限制地自定義修改，而不會產生額外的成本費用。

此外，機械手的機械設計也很重要。例如，基于對處理較長部件的更大靈活度的考慮，機械手應當采用Z軸后端式，而不是Z軸前端式的設計。最后，由于優化機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商。在機械手的使用壽命之內，加工商會對其進行多次組裝和使用，因此，找到一個可靠的增值供應商可在此方面為您提供幫助。一個在賣出機械手后，還能在將來為機械手的終生使用提供設備和技術支持的供應商，可讓加工商受益良多。

PT：目前將機械手的控制系統與注塑機的控制系統整合在一起已成為趨勢，這種整合帶來的好處是什么？要求機械手供應商具備哪些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，網絡化已成為威猛集團的一個重要發展主題，將機械手集成到注塑機UNILOG控制系統中的工作已于收購當年完成。此后，威猛集團開始了對周邊設備的逐步整合。

威猛W818機械手

通過機器的B6P控制系統，多臺機器連同與它們連接在一起的機械手和周邊設備即被聯系在一起，并通過統一的窗口用戶界面進行操作，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調與監測。另外重要的是，可使所有的參數設置、自動化過程和配方被集中記錄在一副模具記載中，當模具發生改變時，可由此將這些數據分送到正確的裝置上，這使得設置時間和由此產生的成本明顯降低。同樣重要的是，對誤差信號及所有裝置機器狀態的集中記錄也將聯系在一起。

威猛集團專注注塑領域，我們的產品中有著很多富于內涵的know-how，雖然市場上有一些看似與我們相同的產品，但實際上，在諸如加工精度、材料等細節方面都還有很多問題需要解決，并不是很容易實現的。

PT：您還有想要補充的嗎？

程翔先生：近幾年來，各項成本的高起，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認識到自動化生產的必要性甚至是緊迫性，造成了中國市場對自動化設備需求的空前旺盛。這對威猛來說是個非常好的機遇，當然，要把握機遇，產品性能起到至關重要的作用，特別是設備的穩定性，性能穩定的自動化設備才能真正體現自動化的優勢。威猛在自動化設備方面擁有幾十年的研發與加工積累，產品運程的每個步驟以及產品的每一個結構，均經過了多年的驗證與錘煉，可確保設備的最佳穩定性。同時，我們的產品運程控制系統，采用全開放式的模式，可依據客戶要求進行特殊運程的編程。另外，我們不得不強調服務的重要性，威猛一直秉承有服務保障的市場方予以大力拓展的原則，而非片面追求業績增長。

未來塑料工業仍具有較大的發展潛力，塑料制品已成為人們生活的必需品。隨著生活水平的提高，消費結構發生了相應的變化，而大量電子消費品進入家庭也必然帶來塑料配套制品的發展。另一方面，內需對塑料經濟增長的作用也在加大，這為我國塑料行業的發展新增了市場空間。此外，自動化的發展是必然趨勢，對于終端產品生產廠家來說，自動化除了可以解決勞動力成本的問題外，另一個優點在于自動化生產能夠讓產品的品質更加穩定。