1　引言

    現在，越來(lái)越多的生產(chǎn)步驟被集成到塑料加工機械中。對于集成物料搬運和內部物流任務(wù)而言，機器人是可行的解決方案。由于典型的塑料加工要求循環(huán)周期很快，因此人類(lèi)和機器人之間的協(xié)作必須完全同步并無(wú)縫集成。貝加萊已經(jīng)將機器人技術(shù)無(wú)縫集成到自動(dòng)化世界中，這樣可以確保機器制造商最大限度地提高開(kāi)發(fā)過(guò)程中的效率。

    每年，歐盟加工約4500萬(wàn)噸塑料，這相當于約30%的鋼材消耗量。各種成型工藝被用來(lái)將塑料熔體或粉末加工成固體產(chǎn)品。其中一種方法是注塑成型，它是將塑料融化，注射入模具然后壓縮成型。即使高度復雜的部件也可以通過(guò)這種完全自動(dòng)化的技術(shù)實(shí)現批量生產(chǎn)。

    塑料加工機械制造商在提高其設備生產(chǎn)率方面不遺余力。一種普遍的做法是將越來(lái)越多的功能打包到每一臺機器中，從而確保不間斷生產(chǎn)，最終形成一個(gè)全自動(dòng)化的生產(chǎn)過(guò)程。

    2　機器人是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵

    機器人可以有效提高生產(chǎn)效率，所以，物料搬運設備和機器人正在承擔越來(lái)越多的任務(wù)。

    將金屬嵌件固定在模具中待塑料包緊；

    應用彈性體將硬質(zhì)塑料部件密封；

    將部件從模具中取出；

    將部件輸送至后續裝配或包裝站。

    由于典型的塑料加工要求循環(huán)周期很快，因此機器人必須與機器的其它部分之間實(shí)現完美協(xié)調，從而確保動(dòng)作精確同步。開(kāi)模時(shí)間極短，但足以嵌入待包緊的金屬件或取出成品件，因此機器人必須在一開(kāi)模就能伸入模具。

    為了盡量減少循環(huán)周期，機器人動(dòng)作與注射裝置動(dòng)作必須完美協(xié)調。機器人與頂出裝置之間的握手通信允許在不放緩循環(huán)周期的情況下取出部件。

    3　集成解決方案節省時(shí)間和成本

    塑料加工機械實(shí)現同步生產(chǎn)要求快速的數據通信。貝加萊通過(guò)采用實(shí)時(shí)Ethernet POWERLINK協(xié)議連接所有外圍設備解決了這一問(wèn)題。

圖1 同步過(guò)程依賴(lài)于快速的數據通信，貝加萊通過(guò)采用實(shí)時(shí)Ethernet POWERLINK協(xié)議連接所有外圍設備。

    為了以必要的速度協(xié)調動(dòng)作，所涉及到的各個(gè)軸必須實(shí)現高度同步。傳統方案中，各個(gè)動(dòng)作分別由PLC、CNC和機器人控制器控制，幾乎不適合處理集成傳感器、執行機構和機器人的大量軸的情況。即使可以處理，各種硬件組件也會(huì )使該方案變得非常昂貴。

    處理這些需求最有效的方式是使用貝加萊的集成自動(dòng)化解決方案。貝加萊方案覆蓋了整個(gè)加工鏈，可以對所有生產(chǎn)過(guò)程和動(dòng)作進(jìn)行統一控制，HMI和安全技術(shù)亦包含在同一個(gè)項目中。

    同步過(guò)程依賴(lài)于快速的數據通信，貝加萊通過(guò)采用實(shí)時(shí)Ethernet POWERLINK協(xié)議連接所有外圍設備以及智能驅動(dòng)設備。

    貝加萊的驅動(dòng)組件可以輕松處理各種軸，即使在復雜的運動(dòng)系統中也能提供微秒級同步，從而無(wú)需使用單獨的機器人控制器，節省了相關(guān)硬件和培訓成本。

    4　掌控復雜任務(wù)

    Automation Studio為機器自動(dòng)化的各個(gè)方面提供了統一的軟件環(huán)境：從HMI和PLC技術(shù)到運動(dòng)控制、CNC和機器人技術(shù)。這使機器制造商可以根據需要處理加工、定位和可視化任務(wù)，并且毫不費力地保持它們之間的完全同步。即使是非常復雜的任務(wù)也可以在單個(gè)PLC上被快速執行。Automation Studio是一款能夠滿(mǎn)足任意要求的集成自動(dòng)化軟件。

圖2 貝加萊采用獨立于現場(chǎng)總線(xiàn)的openSAFETY協(xié)議用于安全功能如工具中心點(diǎn)安全限速（SLS@TCP）。

    openSAFETY允許用戶(hù)自由選擇最能滿(mǎn)足他們應用需求的驅動(dòng)技術(shù)。

    與此同時(shí)，貝加萊的開(kāi)發(fā)環(huán)境可以使整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程受益。機器軟件可以被劃分開(kāi)來(lái)由多個(gè)團隊并行開(kāi)發(fā)。一個(gè)整體復雜的程序可以被劃分成數個(gè)模塊，例如一個(gè)模塊代表主設備，而另一個(gè)模塊代表取走成品件的機器人。工程團隊并行工作可以大幅減少開(kāi)發(fā)時(shí)間，使塑料加工機械制造商緊隨日益多樣化和定制化的行業(yè)發(fā)展趨勢。

    硬件在環(huán)仿真允許開(kāi)發(fā)者在無(wú)需制造樣機的情況下就機器性能對代碼效果進(jìn)行測試。即使將第三方供應商的可選機器組件連接至整個(gè)系統，包括相應軟件，也就像把打印機連至商用PC一樣簡(jiǎn)單。

    貝加萊軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境中的語(yǔ)言解釋器可以使機器制造商更輕松地將機器人集成到他們的機器設計中。這使現有程序，例如來(lái)自較早實(shí)施的帶專(zhuān)用控制器的機器人系統，可以被重復使用。機器軟件開(kāi)發(fā)人員可以使用結構化文本對機器人應用進(jìn)行編程。

    5　經(jīng)TüV認證的工具中心點(diǎn)安全

    Automation Studio可以為高效而可靠的安全控制程序開(kāi)發(fā)提供一系列參數和功能塊，包括經(jīng)TüV認證SafeROBOTICS模塊，它可以被用來(lái)監控機器人運動(dòng)系統中的工具中心點(diǎn)安全限速（SLS@TCP）功能。

    貝加萊集成S a f eMC運動(dòng)控制方案的伺服技術(shù)可以在接收安全數據的同時(shí)直接在驅動(dòng)器中執行安全功能。

    ACOPOSmulti伺服驅動(dòng)器的錯誤檢測和響應時(shí)間為7毫秒，約是繼電器安全電路的十分之一。這樣就使停車(chē)距離縮短了100倍，因此單單減少機器占地面積就是一項顯著(zhù)的優(yōu)勢。

    6　支持所需語(yǔ)言

    貝加萊軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境中的語(yǔ)言解釋器可以使機器制造商更輕松地將機器人集成到他們的機器設計中。這使現有程序，例如來(lái)自較早實(shí)施的帶專(zhuān)用控制器的機器人系統，可以被重復使用。機器軟件開(kāi)發(fā)人員可以使用結構化文本對機器人應用進(jìn)行編程。

    憑借豐富的機器人動(dòng)作及整個(gè)機器配置選項，例如通過(guò)修改機器人加速度和運動(dòng)曲線(xiàn)，塑料加工機械制造商能夠為其客戶(hù)提供全新的工具直接處理他們的生產(chǎn)流程。這樣可以為優(yōu)化能效和速度或適應各種機械手配置操作模式，無(wú)需編程。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2015年9月刊