Köhler&Bandl因制造各種防火門(mén)、安全門(mén)和多功能鐵門(mén)而聲名遠(yuǎn)播。小到500500mm的小型轉(zhuǎn)門(mén)，大到5000500mm的大閘門(mén)，Köhler&Bandl均可生產(chǎn)制造。為了滿(mǎn)足不同樣式和客戶(hù)個(gè)性化需求，同時(shí)確保產(chǎn)品能夠達(dá)到最佳的產(chǎn)品品質(zhì)和尺寸精度，該公司于2012年初從庫(kù)卡工業(yè)購(gòu)置了一套機(jī)器人激光切割系統(tǒng)。這套系統(tǒng)可準(zhǔn)確定位，以任意樣式進(jìn)行完美的開(kāi)口加工。
解決方案：生產(chǎn)線集成激光切割機(jī)器人
“我們主要制造各種不同尺寸的防火門(mén)和閘門(mén)”，公司資深合伙人Adolf Köhler說(shuō)道。“我們生產(chǎn)的并非許可生產(chǎn)的產(chǎn)品，而是自主開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。”為保證每一訂單能達(dá)到最佳質(zhì)量，我們明確目標(biāo)，以更佳的柔性和精度來(lái)為多開(kāi)口的門(mén)框提供復(fù)雜精加工。從2012年1月起，我們就一直在使用這樣一條生產(chǎn)線，根據(jù)每筆訂單要求，來(lái)為鍍鋅鋼板和不銹鋼框架進(jìn)行尺寸切割和開(kāi)口加工，并對(duì)切割可能產(chǎn)生的浪費(fèi)進(jìn)行了優(yōu)化。
挑戰(zhàn)：更快的加工速度、更佳的柔性、更高的精度
Köhler&Bandl供應(yīng)的每件鋼門(mén)都配置適合的門(mén)框，而這些門(mén)框須根據(jù)管件、上鎖系統(tǒng)、聯(lián)鎖觸頭及其它因素來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這就意味著，需要根據(jù)訂單切割一大批不同的開(kāi)口和小孔。在過(guò)去，這些任務(wù)需要耗費(fèi)大量人力和時(shí)間，同時(shí)也需要高成本的工具。插銷(xiāo)和各種上鎖元件需要不同的穿孔模具，并且它們的定位性能對(duì)上鎖的精確和質(zhì)量起決定性作用。根據(jù)需要及相應(yīng)的設(shè)置時(shí)間，即便忽略新進(jìn)來(lái)的產(chǎn)品，沖壓模具的庫(kù)存至少要在25套以上，以滿(mǎn)足沖壓機(jī)需要。往往在沖壓或鉆孔后，由于變形或毛刺等原因，仍需返工。
機(jī)器人系統(tǒng)可在型材上切割任意開(kāi)口
因此，公司決定進(jìn)一步提升這些加工工藝的自動(dòng)化程度。為此，RWG在總經(jīng)理Andreas Mestemacher與技術(shù)開(kāi)發(fā)主管Oliver Kemner的指導(dǎo)下開(kāi)發(fā)了一套柔性化生產(chǎn)的最佳解決方案。正當(dāng)自動(dòng)穿孔和研磨系統(tǒng)方案仍在項(xiàng)目討論階段，組員們很快就使用柔性激光技術(shù)達(dá)成了一致意見(jiàn)，理由很簡(jiǎn)單，激光適用于任何形狀。根據(jù)數(shù)據(jù)記錄，大約有450，000組不同版本的形狀，而且這組數(shù)字仍在進(jìn)一步攀升。
RWG和庫(kù)卡工業(yè)先前就有過(guò)成功合作，十分了解庫(kù)卡工業(yè)系統(tǒng)集成的技術(shù)非常精湛，所以RWG也向庫(kù)卡工業(yè)拋了橄欖枝，尋求一套最佳的定制化方案。實(shí)際上，該項(xiàng)目就是將機(jī)器人作為更高效的工具集成于生產(chǎn)線。
在明確規(guī)格后， 樣品很快被送至庫(kù)卡工業(yè)Obernburg實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)很快揭曉了可行性方案的初步設(shè)想。激光機(jī)器人成功解決了在“轉(zhuǎn)角”進(jìn)行開(kāi)口的難題，這是沖壓機(jī)和研磨機(jī)不可能完成的，這一令人振奮的結(jié)果完全說(shuō)服了所有參與者。
解決方案：生產(chǎn)線集成激光切割機(jī)器人
Köhler&Bandl生產(chǎn)和供應(yīng)的門(mén)框有兩種略帶折彎的型狀，3種長(zhǎng)度，訂單以指令形式由生產(chǎn)計(jì)劃部發(fā)送至系統(tǒng)操作員。他可在系統(tǒng)中獲取相應(yīng)產(chǎn)品的宏數(shù)和數(shù)量。然后，由RWG開(kāi)發(fā)的PLC確定不同長(zhǎng)度型材的物料需求。
該系統(tǒng)的布局提供了一個(gè)可容納多達(dá)16件原料型材的上料區(qū)。操作員會(huì)從系統(tǒng)中接收到請(qǐng)求，為該批次添加相應(yīng)長(zhǎng)度的型材。長(zhǎng)度有4，500，5，300和6，300mm。上料之后將進(jìn)行自動(dòng)化加工，直到生產(chǎn)線末端的下料工作站。
抓手沿齒軌移至進(jìn)料區(qū)抓取一件型材，然后推至機(jī)器人工作范圍內(nèi)的激光安全小室。一到達(dá)工位，配有外置激光切割頭的庫(kù)卡工業(yè)RV30-26機(jī)器人就會(huì)接收到啟動(dòng)指令。該激光切割頭由位于Würselen的庫(kù)卡工業(yè)-徠斯激光技術(shù)研發(fā)生產(chǎn)，配置了電容傳感器來(lái)確保與型材的最佳距離。與此同時(shí)，集成了IPG 1kW光纖激光器。由于純切割時(shí)間相對(duì)比輔助時(shí)間短，使用光纖激光器的優(yōu)勢(shì)非常明顯。因?yàn)槟茉磁c控制器分離，只有在切割時(shí)才會(huì)消耗能源，因此可提高30%能源效率。
加工中，數(shù)據(jù)是由PLC傳輸?shù)?。切口非常整齊，且定位精準(zhǔn)，因此無(wú)需返工。即使切口在轉(zhuǎn)角處，也可作到一步到位。在輸送前，激光會(huì)對(duì)每件已加工的型材進(jìn)行打標(biāo)。這種標(biāo)號(hào)可使工件在焊接工藝后輕松識(shí)別跟蹤，同時(shí)也使得相應(yīng)部件在任意時(shí)間進(jìn)行復(fù)制。相較于過(guò)去用手工記號(hào)或貼標(biāo)簽，激光打標(biāo)具有持久性。
型材被進(jìn)一步傳送至鉆孔和裝埋（如有必要）。然后是最后的工序，用專(zhuān)用的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)圓鋸來(lái)進(jìn)行長(zhǎng)度切割，該工具只需極少的潤(rùn)滑即可漂亮地將方塊切割成型面或45度角。最后，再將加工完的型材傳達(dá)至一個(gè)移除裝置，如緩存區(qū)出現(xiàn)超載，該裝置將停止整套系統(tǒng)的運(yùn)行。這就意味著操作員無(wú)需一直守在現(xiàn)場(chǎng)，可以同步進(jìn)行其它任務(wù)。除此之外，RWG甚至集成了廢料再利用的模塊，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，將落料用于較小門(mén)框。
“作為訂單制造商，我們必須要靈活應(yīng)對(duì)”，Oliver Kemner又說(shuō)，“因此控制系統(tǒng)還可以‘擠出’時(shí)間，安排一批緊急訂單。像這種情況，我們還可以在一日內(nèi)生產(chǎn)一件單品”。
根據(jù)客戶(hù)要求，加工完成的門(mén)框會(huì)進(jìn)行完美噴漆和烤漆，再或者，送往噴漆廠進(jìn)行精細(xì)的噴漆或涂層。
優(yōu)勢(shì)：速度更快、精度更高、柔性更佳
結(jié)果
優(yōu)勢(shì)：速度更快、精度更高、柔性更佳
使用該生產(chǎn)線加工型材，Köhler&Bandl甚至可提升防火門(mén)與安全門(mén)的質(zhì)量等級(jí)（優(yōu)化至WK4級(jí)）。機(jī)器人的使用可確保所有開(kāi)口的精度達(dá)到毫米級(jí)，如此一來(lái)，即可避免浪費(fèi)，還可減少返工。同時(shí)也能確保每個(gè)閉合準(zhǔn)備進(jìn)行組裝的門(mén)框都已配置諸如開(kāi)關(guān)接觸器、門(mén)閂等部件?，F(xiàn)在也可以確保計(jì)算所得的450，000組數(shù)據(jù)是完全正確的。如果新添加在門(mén)上的配件需要額外開(kāi)口，只需對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程即可，就完全沒(méi)有必要再用新工具來(lái)加工了。通過(guò)庫(kù)卡工業(yè)為期兩周的培訓(xùn)，Köhler&Bandl的員工和RWG的專(zhuān)家們完全能夠獨(dú)立完成這項(xiàng)工作。
結(jié)果
“使用庫(kù)卡工業(yè)系統(tǒng)方案，我們所能達(dá)到的質(zhì)量等級(jí)與柔性水平是其它任何技術(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及的。激光機(jī)器人可從任意角度進(jìn)行復(fù)雜折邊型材的開(kāi)口加工，并且花費(fèi)最低的成本。我們非常確信，接下來(lái)將會(huì)對(duì)門(mén)框的焊接工藝進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)。”Oliver Kemner下了這樣的定論。
來(lái)自RWG的Andreas Mestemacher也明確表達(dá)了對(duì)庫(kù)卡工業(yè)的認(rèn)同，他表示已找到一家可一站式供應(yīng)實(shí)驗(yàn)室工藝評(píng)估、機(jī)器人、控制、激光與安全房等所有元件的全套系統(tǒng)集成商。“因此我們無(wú)需擔(dān)心與供應(yīng)商的協(xié)調(diào)問(wèn)題，也無(wú)需擔(dān)心個(gè)體元件的組裝。同時(shí)，程序員可通過(guò)控制界面高效執(zhí)行所有任務(wù)。另外，針對(duì)超出工作范圍的超長(zhǎng)框體，還可以通過(guò)機(jī)器人附加軸來(lái)進(jìn)行加工。”
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