人工引導(dǎo)機器人正在改變鑄造車間

寂靜天花板

在當(dāng)今鑄造行業(yè)中，大部分永久鑄模清洗工作仍是借助干冰（固態(tài)二氧化碳）手工完成，這對于工人是一項沉重的負擔(dān)。但BMW位于德國蘭茨胡特工廠的鑄造車間卻是另一番景象。在這里，庫卡KR QUANTEC系列機器人負責(zé)清洗作業(yè)。工人可以直觀地人工引導(dǎo)機器人駛過清潔區(qū)域。

+ b$ m  U7 L5 ^6 b; u) t自1898年起，在蘭茨胡特工廠，BMW集團約1,500名員工每年制造約五百萬件鋁鎂材料的鑄件，總重量約為69,000噸。生產(chǎn)范圍包括氣缸蓋或曲軸箱等發(fā)動機部件以及車身結(jié)構(gòu)件和底盤部件。鑄造廠使用的永鑄模需要每星期用干冰清洗一次，這種無摩擦和無腐蝕的清洗方式具有巨大的優(yōu)勢，既不會損壞需清洗的材料，也不會遺留殘余干冰。使用干冰可以無損壞地清潔永久鑄模上常見的各種復(fù)雜幾何形狀，而且無需拆卸設(shè)備。BMW的蘭茨胡特工廠以前用手工進行該項操作，通過與奧格斯堡的MRK-Systeme GmbH 合作，BMW公司現(xiàn)在開發(fā)了一種創(chuàng)新的解決方案，可基于機器人為八種不同的工具類型噴射干冰。
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2004年成立的MRK-Systeme GmbH通過14名員工的努力，實現(xiàn)了人機協(xié)作的功能包。該系統(tǒng)解決方案主要用于汽車制造商及其供應(yīng)商，也可用于工業(yè)的所有其它領(lǐng)域。通過與美國Cold Jet公司合作，該公司為BMW蘭茨胡特工廠的鑄造車間開發(fā)出一個單元，以提高干冰清潔過程的高效性。清洗系統(tǒng)方案的佼佼者：人工引導(dǎo)的庫卡KR QUANTEC 系列機器人。

2 Z3 x5 X  h% p' p8 N) e工人首先在庫卡的手持操作設(shè)備smartPad上選擇軟件“SmartICE”，然后從那里以圖形方式選擇永久鑄模類型和鑄模上相關(guān)區(qū)域。工人現(xiàn)在直觀地人工引導(dǎo)機器人駛過這些區(qū)域，與純手工工藝相比，這種方式主要是具有人體工程學(xué)優(yōu)勢。機器人無需過程力僅借力/ 力矩傳感器即可輕松引導(dǎo)。此外，外部的信號（例如，至執(zhí)行器的信號或者通過Aero接口來自/至干冰設(shè)備的信號），可由操作人員通過觸摸操作輕松地保存在程序中。接著，工人讓機器人自動駛過3D軌跡，并用干冰清洗永久鑄模�！坝捎诠と藷o需直接參與清洗工作，所以在此過程中不會被弄臟，”MRKSysteme的營運經(jīng)理Michael Mohre解釋道，“此外，員工不需要到現(xiàn)場臨近區(qū)域，因而受到的噪音影響也降低了”。經(jīng)過約半個小時的干冰噴射過程后，永久鑄模重新被投放到鑄造生產(chǎn)過程中，接著，一個新的待清洗鑄模被放到工位中。
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- k# T. ^) Z) ^在創(chuàng)新的單元中使用一個型號為KR 210 R3100 Fultra的庫卡機器人。該機器人專門開發(fā)用于鑄造環(huán)境，利用特殊防護套件可輕松地承受高熱、臟污、潮濕、砂石和清潔劑引起的損壞。因此，機器人能夠最佳地承擔(dān)對于人員來說過于沉重艱難的工作。通過安全接口X67以及庫卡軟件SafeOperation以及RSI（機器人傳感器接口）確保與人的直接接觸無危險。

: ~$ @0 d4 B7 I這些庫卡選項構(gòu)成了MRK 功能包SafeGuiding的基礎(chǔ)，通過功能包能夠安全、直觀并交互地對KR 210進行人工引導(dǎo)或編程。借助一個自定義的用戶界面（在庫卡控制系統(tǒng)上實現(xiàn)為插件軟件）確保了直觀的機器人操作、針對性的程序選擇以及自動存儲器管理。自定義用戶界面可以像嵌入式軟件那樣安裝在庫卡控制器上。無需具備自動化組件的專業(yè)技術(shù)知識，操作人員可以高效地工作，并對需要清洗的永久鑄模自由表面進行編程。
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該新系統(tǒng)為BMW帶來眾多優(yōu)勢。通過使用基于機器人的系統(tǒng)，鑄造過程的中斷時間已經(jīng)從180分鐘縮短至30分鐘，顯著提高了產(chǎn)量。此外，機器人能夠重復(fù)地準(zhǔn)備工具并減輕員工的負擔(dān)。而且，新的解決方案也可減少鑄造區(qū)域出現(xiàn)的臟污。高精度清洗功能可以提高過程的質(zhì)量。此外，也必須站在“明天”的角度考慮，譬如員工的年齡會越來越大等等。

所以今天BMW已經(jīng)通過選擇基于機器人的方案，著眼未來。在BMW永久鑄模鑄工藝中結(jié)合機器人單元的其他應(yīng)用已經(jīng)處于計劃中。未來，不僅要對永久鑄模進行清洗，還要將陶瓷涂層自動涂覆在鑄模上。