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22 年前，哈默公司開始為其五軸加工中心開發(fā)自己的自動化解決方案。從那時起，很多事情都發(fā)生了變化：重點(diǎn)不再是減少設(shè)置時間，而是要實現(xiàn)更長的自動化生產(chǎn)運(yùn)行時間，數(shù)字化正在產(chǎn)生更多的沖擊力。然而，哈默的基本理念一如既往：由同一個供應(yīng)商來提供完整的解決方案包 —— 從工廠的初始草案到超越保證期的服務(wù)。

1998 年，時任貝托特·哈默機(jī)械制造股份公司監(jiān)事會主席的迪特瑪·哈默(Dietmar Hermle)先生為來自高斯海姆的五軸加工中心制定了基本的自動化計劃，這個方案后來逐漸衍生為一個涵蓋范圍頗廣的自動化項目：他要求提供專有的解決方案，使得哈默公司能夠滿足客戶從初始設(shè)計到超越保修期的服務(wù)的所有要求。

 

HLS 哈默系統(tǒng)技術(shù)集團(tuán)公司(HLS Hermle Systemtechnik GmbH)的首席執(zhí)行官蓋爾德·紹普(Gerd Schorpp)先生回憶起當(dāng)時從董事會主席那里得到的委托：“一站式服務(wù)，沒有第三方介入。”

 

在此基礎(chǔ)上，紹普成立了一家子公司，負(fù)責(zé)設(shè)計和提供個性化的解決方案，以及全自動零部件制造的集成式機(jī)器人工廠。

 

如今，那個創(chuàng)舉明顯被證明是成功的，這位 CEO 指出：“我們最初只有 6 名員工，而現(xiàn)在我們有近 100 名”。

 

起初，我們的目標(biāo)是減少設(shè)置時間。"為了實現(xiàn)與主要生產(chǎn)運(yùn)行并行的設(shè)置，我們在哈默公司開發(fā)了第一臺托盤交換系統(tǒng)，"  紹普說。當(dāng)一個零件正在加工時，用戶可以設(shè)置并安裝上另一個零件。一旦第一個零件完成，系統(tǒng)就會馬上切換托盤，這樣機(jī)床就可以在很短的時間內(nèi)開始下一個加工循環(huán)。

 

“用戶看到了原理的可行性，于是我們繼續(xù)進(jìn)行下一步工作。既然對兩個托盤有效，為什么不能對多個托盤有效呢？因此，我們通過增加存儲模塊來增強(qiáng)我們的托盤交換系統(tǒng)。” 蓋爾德·紹普說。

 

現(xiàn)在，系統(tǒng)可以處理 18 個托盤，而不是只有兩個托盤，這大大增加了這些精密機(jī)床的運(yùn)行時間。

 

▲ 配備了雙抓手的機(jī)器人可以同時處理毛坯和成品工件，不需要切換抓手。

 

進(jìn)入“超級聯(lián)賽”

 

對于托盤交換系統(tǒng)，哈默公司的重點(diǎn)是最大限度的自動化靈活性。"我們并不是要節(jié)省每一秒鐘，而是要盡可能的靈活、柔性"，紹普解釋道。但為了最大限度地提高生產(chǎn)率，必須專注于另一個原則：15 年前，哈默公司引入了第一個機(jī)器人系統(tǒng)，加入了自動化領(lǐng)域的 “超級聯(lián)賽”。

 

“從一開始，我們就認(rèn)識到系統(tǒng)中立性的重要性，這是我們的托盤交換系統(tǒng)所不具備的。換句話說，我們要求機(jī)器人系統(tǒng)能夠兼容幾乎所有型號的哈默機(jī)床。” 這位 HLS的 CEO 解釋道。

 

在使用機(jī)器人系統(tǒng)的地方，會產(chǎn)生自主運(yùn)行時間，因為與簡單的托盤交換系統(tǒng)相比，機(jī)器人可以處理零件、刀具，以及托盤。“而這一技術(shù)訣竅是我們在早期階段就與市場上的其他產(chǎn)品區(qū)別開來的秘密武器。”  蓋爾德·紹普透露。

 

然而，這并沒有使托盤交換系統(tǒng)變得多余， “特別是對于大型和重型工件，仍然沒有其他選擇。” 快速靈活的機(jī)器人可以處理重達(dá) 420 公斤的工件，而 PW 3000托盤交換系統(tǒng)則可以應(yīng)對重達(dá) 3 噸的工件。這款交換系統(tǒng)是專門為哈默的 C 52 U 和 C 62 U 系列機(jī)型設(shè)計的。

 

▲ PW 3000 托盤交換系統(tǒng)與卓越性能產(chǎn)品線的 C 62 U 五軸加工中心相結(jié)合，可移動重達(dá) 3 噸的工件。

 

托盤交換系統(tǒng)的范圍與主要產(chǎn)品系列同步擴(kuò)大 —— 一旦有新的機(jī)型進(jìn)入市場，相應(yīng)的托盤交換系統(tǒng)也會現(xiàn)身。在早期，這似乎是順理成章的事情，然而，當(dāng)機(jī)型系列基本齊全的時候，同時競爭者也在迎頭趕上。第三方自動化解決方案開始充斥市場。

 

“盡管這些供應(yīng)商無法與我們的主張相提并論 —— 由單一供應(yīng)商來提供完整配套和服務(wù) —— 但我們不得不應(yīng)對不斷上升的降低成本的壓力。” 紹普解釋說。

 

準(zhǔn)備實施新的方法

 

為了給客戶提供一個經(jīng)濟(jì)實惠的進(jìn)入自動化世界的機(jī)會，哈默公司尋求一種能與多臺機(jī)床兼容的解決方案，從而能有效地進(jìn)行大批量生產(chǎn)。進(jìn)一步的具體要求是提供更多的托盤空間和直觀化的操作。此外，加工中心要保持接觸便捷性，以便用戶也可以根據(jù)各自的需求進(jìn)行手動操作。

 

“這一點(diǎn)很重要，這樣就可以加工對作業(yè)系統(tǒng)來說太重的坯料。因為關(guān)于零件重量的限制因素始終是自動化系統(tǒng)，而不是我們的機(jī)床。” 紹普強(qiáng)調(diào)說。2017年，HS flex 系統(tǒng)首發(fā)面世。

 

這種靈活的作業(yè)系統(tǒng)與哈默的六種機(jī)型兼容，因此它的制造成本可以比傳統(tǒng)的托盤交換系統(tǒng)低一些。它在貨架式布局中提供一個或兩個存儲模塊，最多可容納 40 個托盤。HS flex 自動化系統(tǒng)適配在相應(yīng)的加工中心的前方位置，這是由龍門式設(shè)計所決定的。

 

起初，這種布置引起了一些客戶的疑慮。“一開始有些用戶擔(dān)心會對人工操作的工作區(qū)域限制太多。但事實上，中間的空間是足夠的，到目前為止，通過實際演示，所有客戶都被說服了。” 在設(shè)定區(qū)域和自動模式區(qū)域之間的通道，用雙扇門來阻隔人員的進(jìn)入。

 

哈默公司對哈默自動化控制系統(tǒng)(HACS)進(jìn)行了編程，以提供直觀的操作和控制。該軟件可以提前計算運(yùn)行時間和刀具使用情況，還可以提供系統(tǒng)、工作計劃、托盤、任務(wù)、刀具等方面的總覽。” 我們設(shè)計 HACS 是為了減少組織性停機(jī)時間，” 紹普補(bǔ)充道。

 

自動化系列的最新成員是 HS flex heavy 作業(yè)系統(tǒng)。這套系統(tǒng)于 2020 年推出，可處理重量達(dá) 1200 公斤的零件，并可用來自動化四款哈默機(jī)床，其中首次包括了的 C 650 機(jī)型。

 

雖然托盤交換系統(tǒng)可以處理更大的重量，但它們已經(jīng)不完全符合當(dāng)前的理念了。“使用托盤交換系統(tǒng)的主要目的是在主要運(yùn)行操作的同時優(yōu)化設(shè)置。不過近年來，生產(chǎn)效率已經(jīng)成為一個突出的因素。

 

因此，現(xiàn)在的目標(biāo)是建立不需要操作員干預(yù)的自主運(yùn)行。而這一點(diǎn)，我們只能通過靈活柔性的系統(tǒng)和大量的存儲容量來實現(xiàn)，” 蓋爾德·紹普解釋說。

 

到底是 HS flex heavy 系統(tǒng)還是機(jī)器人系統(tǒng)更合理，這個問題要根據(jù)具體情況來回答。因為一個機(jī)器人可以為多臺加工中心服務(wù)，使得建立互相連接的車間區(qū)域成為可能。

 

“將這樣的系統(tǒng)與相應(yīng)的模具存儲和托盤存儲單元相結(jié)合，使我們能夠顯著提高產(chǎn)能。另外，這套作業(yè)系統(tǒng)和機(jī)器人系統(tǒng)實現(xiàn)了每年 5000 到 7000 小時之間的運(yùn)行時間，據(jù)此，機(jī)器人系統(tǒng)涉及的人力大大減少了，” 紹普指出。

 

▲ 通過開發(fā) HS flex heavy 系統(tǒng)，實現(xiàn)了 C 650 的自動化。

 

個性化和高柔性

 

目前 HLS 的機(jī)器人解決方案范圍涵蓋了用于小型托盤和零件的機(jī)器人系統(tǒng)(RS 05-2)到運(yùn)輸重量為 420 公斤的 RS 3 系統(tǒng)。

 

由于抓手是可更換的，機(jī)器人既可以處理托盤，也可以處理工件和坯料，并在模具中保持準(zhǔn)備狀態(tài)。

 

▲ RS 3 機(jī)器人系統(tǒng)實現(xiàn)了 C 32 U 的自動化，可以處理重達(dá) 420 公斤的工件。

 

“我們的客戶可以在不需要更多人力的情況下提高他們的生產(chǎn)深度和產(chǎn)能 —— 在人口動態(tài)變化和專業(yè)工人短缺的時代，尤其是在當(dāng)前新型冠狀病毒危機(jī)的大背景下，這兩者都是有說服力的論據(jù)。” 紹普強(qiáng)調(diào)說。

 

工廠是根據(jù)客戶的具體要求定制的，它通過 Soflex 控制工具進(jìn)行操作。“如果一個機(jī)器人必須與三臺以上的機(jī)床互動，我們就會采用一個線性軸。這樣就可以有足夠的運(yùn)動自由度，而測量機(jī)和清潔單元也可以集成到自動化系統(tǒng)中。"

 

▲ 直線型連接：一個機(jī)器人服務(wù)于多臺五軸加工中心，從而保證了高生產(chǎn)率和靈活性。

 

未來，在工件和刀具處理領(lǐng)域?qū)⒂懈嗟撵`活性和自主性，自動化不再局限于設(shè)定站，現(xiàn)在已經(jīng)超越了直接的加工過程：無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)自主地提供工件或刀具，托盤由機(jī)器人裝入，最后由機(jī)器人運(yùn)送成品零件。

 

正如紹普所指出的那樣：“網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)和數(shù)字化在這里扮演著重要角色。ERP 系統(tǒng)為機(jī)器人控制系統(tǒng)提供訂單和最后期限的信息，我們的軟件負(fù)責(zé)將任務(wù)分配給各臺機(jī)床，并通過工廠控制系統(tǒng)訂購原材料，而運(yùn)輸管理系統(tǒng)則確保材料的及時交付。所以，幾個層面必須相互整合。”

 

哈默已經(jīng)開展了下一步的工作，面向未來。在一家制造廠的車間里，哈默公司已經(jīng)將機(jī)器人設(shè)備與無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)連接起來了，這樣可以自動地提供工件和刀具 —— 在精準(zhǔn)的時間內(nèi)。

 

▲ 適配在 C 22 U 加工中心側(cè)面的 RS 05-2 機(jī)器人系統(tǒng)為人工操作留下了充足的空間。