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一架巨大的重載型機(jī)器人、一個(gè)高度現(xiàn)代化的加工中心、一套量身訂製的自動(dòng)化解決方案：且看消防裝備製造商 Rosenbauer 如何與 KUKA、Promot 和 Hermle 聯(lián)手打造因應(yīng)未來(lái)的生產(chǎn)過(guò)程。
包覆在窄小外殼裡的巨大機(jī)器人，更顯龐然大物。從環(huán)繞周圍的多個(gè)快換托盤(pán)中，KR titan?一個(gè)個(gè)地抓起承裝著組件的夾持托盤(pán)，送入相連的銑削加工中心，並將加工完成的成品取出。在此受到加工的例如有高度複雜的幫浦零組件或是底盤(pán)部件。在這兩個(gè)步驟之間，KR titan 還會(huì)自動(dòng)將托盤(pán)排列成適合的順序。機(jī)器人規(guī)模龐大，但所有這些動(dòng)作都驚人地快速且安靜，而且完全自動(dòng)：當(dāng)人們都已經(jīng)離開(kāi)之後，位於萊昂丁 (Leonding) 的消防裝備製造商 Rosenbauer 的生產(chǎn)區(qū)裡，機(jī)器人仍辛勤地繼續(xù)工作。這套系統(tǒng)已順利運(yùn)行數(shù)週，這要?dú)w功於多家公司之間的完美合作。
在此之前，同樣的位置上曾站著一臺(tái)車銑複合加工機(jī)。但 Rosenbauer 的機(jī)械加工生產(chǎn)負(fù)責(zé)人 Michael Sch?ftner 表示，在當(dāng)時(shí)，除了將它更換掉之外，別無(wú)選擇。在服役 14 年之後，「小病痛」越來(lái)越多，維修的次數(shù)也不斷增加。「我們?cè)?strong>產(chǎn)能利用率和生產(chǎn)力方面也已達(dá)到極限，在我看來(lái)，是必須加入無(wú)人值守的第三班的時(shí)候了。同時(shí)，我們的零組件產(chǎn)品範(fàn)圍也擴(kuò)大了，尤其是底盤(pán)組件，這些組件很難以舊的加工機(jī)來(lái)製作。」
絕不考慮外包生產(chǎn)：許多複雜的零組件都是絕對(duì)的專有技術(shù)載體，Rosenbauer 無(wú)法將其外包生產(chǎn)。恰恰與之相反：當(dāng)時(shí)，新型消防車系列 RT 的零組件加入了行列，還有其他由於其規(guī)格尺寸而必須外包加工的組件，都必須回到自家內(nèi)部生產(chǎn)。
空間問(wèn)題是從一開(kāi)始就很明顯的：現(xiàn)有場(chǎng)地最多只能夠提供約 6 x 6 公尺的安裝面積，與 Michael Sch?ftner 腦海裡不斷擴(kuò)大的計(jì)劃實(shí)在相互衝突：他想要一架能夠順暢處理大型組件的加工機(jī)，而且還想要一套由一個(gè)機(jī)器人和 15 個(gè)夾持托盤(pán)（含兩種尺寸）構(gòu)成的自動(dòng)化組合，以實(shí)現(xiàn)無(wú)需人員值守的第三輪加工班次。他的採(cǎi)購(gòu)清單越來(lái)越長(zhǎng)。
這臺(tái)加工機(jī)的工具主軸轉(zhuǎn)速高達(dá) 14,000 rpm，刀塔的 HSK100 空心錐承載 302 把刀具，內(nèi)部冷卻劑供應(yīng)的冷潤(rùn)滑劑運(yùn)行壓力可在 10-80 bar 之間無(wú)段式調(diào)整，測(cè)量探頭和外形檢測(cè)系統(tǒng)則是來(lái)自 Blum 公司。再加上 Hermle 資訊監(jiān)控軟體系統(tǒng)，可隨時(shí)對(duì)機(jī)器狀態(tài)進(jìn)行通訊和查詢。
Michael Sch?ftner 花了許多時(shí)間與 Rosenbauer 的董事會(huì)爭(zhēng)論這個(gè)迄今在機(jī)械加工方面最大的投資。他建立了好幾個(gè)文件夾，裡面裝滿了有關(guān)投資報(bào)酬率和商業(yè)企劃案的計(jì)算，獨(dú)立分析了每一個(gè)組件。最終還是獲得了上級(jí)的同意，可以開(kāi)始打造一套量身訂製的自動(dòng)化系統(tǒng)。
至今都找不到我想像中的系統(tǒng)，尤其是要能放在如此有限的空間裡。所以我自作主張，為自己設(shè)計(jì)了一套量身訂製的自動(dòng)化方案。
自動(dòng)化的時(shí)候到了。他的作為，可以寫(xiě)成一篇 Rosenbauer 傳奇：他與他的兒子——一位「樂(lè)高技術(shù)建築迷」——一起坐在兒童遊戲間裡，用樂(lè)高積木、一個(gè) KUKA 機(jī)器人模型和幾個(gè)小托盤(pán)建立了一個(gè)設(shè)計(jì)粗樣，為第一批草圖奠定了基礎(chǔ)，而且與之後的實(shí)際成果驚人地相似。
同樣地，他們也很快便曉得，那將會(huì)是一架 KUKA 機(jī)器人。Michael Sch?ftner 在尋找的機(jī)器人，必須能夠在狹窄的空間裡搬運(yùn)高達(dá) 900 公斤的沉重托盤(pán)，同時(shí)也需要數(shù)公尺的作用範(fàn)圍。很快地，KUKA 的最大機(jī)型 KR titan 便成了不二之選。KR titan 1000 是第一款具有開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的六軸重載式機(jī)器人，載重能力高達(dá) 1,300 kg。
自動(dòng)化之路將 Sch?ftner 帶到了 Promot 的專家面前。兩者之間其實(shí)已有先例，Rosenbauer 在其他多個(gè)專案中已認(rèn)識(shí)到來(lái)自上奧地利的客製化解決方案的優(yōu)點(diǎn)。然而，有鑑於複雜的技術(shù)要求，並不考慮用「現(xiàn)成的」自動(dòng)化方案。經(jīng)過(guò)多次與 Hermle、KUKA 和 Promot 協(xié)調(diào)會(huì)談之後，最終成功建立起如今正在萊昂丁運(yùn)行的解決方案。
系統(tǒng)中心為一架六軸標(biāo)準(zhǔn)型 KUKA KR 1000 titan。受限於托盤(pán)的尺寸，這架重載機(jī)器人的載重能力「僅」850 公斤，作用範(fàn)圍最大則達(dá) 4 公尺。這位巨人也因此是 Promot Palmaster 的中央運(yùn)輸元件，其中可以臨時(shí)存放 15 個(gè)托盤(pán)，而且是兩種不同的尺寸，這也是當(dāng)初的重要選擇條件之一。全套系統(tǒng)中的第三個(gè)要素是整備站 Hermle C52-UMT，用來(lái)將夾緊在托盤(pán)上的零組件送至 Palmaster。KR titan 接過(guò)零組件，並將其繼續(xù)遞入加工中心，此時(shí)會(huì)利用到機(jī)器人的整個(gè)作用範(fàn)圍。加工完成之後，機(jī)器人會(huì)再次取出托盤(pán)，並送到合適位置以進(jìn)行裝備、改裝和拆卸。機(jī)器人會(huì)不斷地依據(jù)優(yōu)先順序拿取零組件，將其交給機(jī)臺(tái)加工，然後再取出放下。
所有流程步驟都是透過(guò)主機(jī)軟體 Prosys 3.1 控制，這套軟體亦是 Promot 多年來(lái)的發(fā)展成果。除了流程步驟之外，這套軟體還能夠管理所有數(shù)控程式、計(jì)算加工機(jī)的產(chǎn)能利用率和刀具使用狀態(tài)，以及管理系統(tǒng)中的夾緊工具。Michael Sch?ftner 表示：「現(xiàn)在，當(dāng)工作輪到第三班時(shí)，真的不需要值班人員也可以運(yùn)作到底。如此一來(lái)，便可以確保最高覆蓋率，緩衝組裝線上的不足。關(guān)於自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)本身，我不需要去說(shuō)服任何人，但這麼大的規(guī)模當(dāng)然會(huì)引起疑慮。公司信任我，做出這麼一大筆投資，絕非理所當(dāng)然。」
Michael Sch?ftner 另外強(qiáng)調(diào)，這套系統(tǒng)、機(jī)器人和加工機(jī)其實(shí)還有很大的潛能尚未充分利用，「但是我們也希望為未來(lái)做好準(zhǔn)備。」而在其他地方也還有待辦事項(xiàng)。Sch?ftner 目前正在計(jì)劃另外兩個(gè)專案，「我當(dāng)然會(huì)再次和同樣的人聯(lián)絡(luò)。」
