機器人在永久鑄模清洗中的應用

寂靜天花板

在鑄造車間中，用機器人對永久鑄模清洗還不普遍，大部分的清洗工作仍由人工來完成，但這無疑加重了人工的負擔，也增加了企業的成本。因此，如何用機器人來代替人工完成清洗工作就成了時下鑄造行業關注的熱點，本文就以實際案例介紹了機器人清洗的過程及優勢。
該新系統為BMW 帶來眾多優勢。通過使用基于機器人的系統，鑄造過程的中斷時間已經從180 分鐘縮短至30 分鐘，顯著提高了產量。此外，機器人能夠重復地準備工具并減輕員工的負擔。而且，新的解決方案也可減少鑄造區域出現的臟污。高精度清洗功能可以提高過程的質量。此外，也必須從“明天的今天”角度考慮過程：員工的年齡會越來越大。所以今天BMW 已經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合機器人單元的其他應用已經處于計劃中。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。
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" C. S7 f$ \) I2 y+ K. P在當今鑄造行業中，大部分永久鑄模清洗工作仍是借助干冰手工完成，這對于工人是一項沉重的負擔。但BMW 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系列機器人負責清洗作業。工人可以直觀地人工引導機器人駛過清潔區域。
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& `. {, O7 u% V- A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。生產范圍包括氣缸蓋或曲軸箱等發動機部件以及車身結構件和底盤部件。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（固態二氧化碳）可以無損壞地清潔永久鑄模上常見的各種復雜幾何形狀，而且無需拆卸設備。BMW 的蘭茨胡特工廠以前手工進行該操作，通過與奧格斯堡的MRK-Systeme GmbH 合作，BMW 公司現在開發了一種創新的解決方案，可基于機器人為八種不同的工具類型噴射干冰。
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$ E/ D. B4 S' A* F. E2004 年成立的MRK-Systeme GmbH 通過14 名員工的努力，實現了人機協作的功能包。該系統解決方案主要用于汽車制造商及其供應商，也可用于工業的所有其它領域。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出一個單元，以提高干冰清潔過程的高效性。清洗系統方案的佼佼者：人工引導的庫卡KRQUANTEC 系列機器人。
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工人首先在庫卡的手持操作設備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區域。工人現在直觀地人工引導機器人駛過這些區域，與純手工工藝相比，這種方式主要是具有人體工程學優勢。機器人無需過程力僅借力/ 力矩傳感器即可輕松引導。此外，外圍的信號（例如，至執行器的信號或者通過Aero 接口來自/ 至干冰設備的信號），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。“由于工人無需直接參與清洗工作，所以在此過程中不會被玷污，”MRKSysteme 的營運經理Michael Mohre 解釋道，“此外，員工不需要到現場臨近區域，因而受到的噪音影響也降低了”。經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過程中，接著，一個新的待清洗鑄模被放到工位中。
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6 M" G& ~: z+ c  W2 ?. L, h在創新的單元中使用一個型號為KR 210 R3100 F ultra的庫卡機器人。該機器人專門開發用于鑄造環境，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）確保了與人的直接接觸無危險。

這些庫卡選項構成了MRK功能包SafeGuiding的基礎，通過功能包能夠安全、直觀并交互地對KR 210進行人工引導或編程。借助一個自定義的用戶界面（在庫卡控制系統上實現為插件軟件）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技術知識，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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該新系統為BMW帶來眾多優勢。通過使用基于機器人的系統，鑄造過程的中斷時間已經從180分鐘縮短至30分鐘，顯著提高了產量。此外，機器人能夠重復地準備工具并減輕員工的負擔。而且，新的解決方案也可減少鑄造區域出現的臟污。高精度清洗功能可以提高過程的質量。此外，也必須從“明天的今天”角度考慮過程：員工的年齡會越來越大。所以今天BMW已經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合機器人單元的其他應用已經處于計劃中。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。
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