用于冷轧带钢纵剪生产线的刀片装配机器人的刀具存储塔视图
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机器人技术优化刀具装配

德国普莱滕贝格的威尔斯工厂专门生产淬回火弹簧带钢和适合精冲的带钢。根据客户的特定规格要求分切冷轧带钢是加工过程中的重要一步。威尔斯需要专门为这类订单装配必要的刀具。为此,威尔斯结合自身丰富的专业知识开发了一款特殊的机器人,且现已投入使用。这款机器人不仅提升效率、减少了员工的工作量,还能针对每个产品设定精确的分切装置。

普莱滕贝格工厂生产和项目经理Martin Krämer的团队有理由为这款全新的刀片装配机器人感到自豪。新款机器人主要用来在生产现场的一条纵剪生产线上组装刀片轴1的刀具,为了执行这项操作它必须从3000件刀具库存中选择正确的组合。这款机器人的绝妙之处在于,它是基于控制软件中整合的算法对刀片、剥离环和调整环进行系统化选择的,其中汇聚了威尔斯专家们关于刀片状态、质量和切割材料抗拉强度等各种因素的知识。但这还不是全部。Martin Krämer解释了这款机器人的更多特殊功能:“新款机器人不仅可以自动从三个旋转存储塔中的其中一个取出某些刀具并组装成分切装置,而且生产线上还有一个控制站可以监测刀刃状况。而在此之前,产线内置的清洗机已清除掉刀片上的污垢——而且清洗过程中机器人仍然保持运转。”正如Martin Krämer解释的那样,机器人运行时的精确性也令人印象深刻:“这款机器人可以牢固地抓取只有1毫米宽的刀具。这是需要极高的精度才能做到的。”

威尔斯普莱滕贝格工厂的刀片装配机器人项目团队成员
德国普莱滕贝格威尔斯生产基地的刀片装配机器人项目团队成员(从左到右依次为):Michael Hellmann博士(普莱滕贝格厂长)、Martin Krämer(生产经理)、Dennis Fischer(电气工程项目组)、Philipp Feische(电气工程项目组)、Lukas Okon(项目管理施工部)、Timo Ludwig(机械维护副经理,前排)、Gregor Winkler(总装组长,后排)、Furkan Yigit(工业工程领域的工业机械师)、Gezim Krasnici(工业工程领域的工业机械师)

威尔斯的控制软件专业知识

威尔斯组建了一支九人项目团队,耗时数个月对机器人进行了精心编程和设置。通过与供应商协作,团队得以广泛定制系统技术和软件功能,因此将威尔斯团队的大量专业知识整合到系统中。普莱滕贝格工厂生产线电气系统负责人也是项目团队成员的Dennis Fischer举例解释了他们开发的功能:“我们与设备供应商一起优化了刀片检测站,以绝对精确的增量识别刀片状况。它会在每次刀片通过时进行监测。如果刀片锋利度不够或出现碎裂迹象,系统会将其从生产线上移除,并在我们的内部研磨车间进行打磨后重复使用。”而对于刀刃检查,威尔斯设定了极高的精度标准。Fischer说:“我们需要达到最佳切割状态,特别是对于具有功能性边缘的材料而言。这意味着刀片需要保持完美状态。”

此次开发工作也使得针对切割材料精确地选择刀具规格并明确地评估相关刀片状况相结合成为了可能。普莱滕贝格工厂生产组长兼项目团队成员Gregor Winkler解释了这么做的优势:“这不仅确保我们就每种具体应用选用最佳刀片,而且明确和标准化的刀具设置也使得不论由谁操作生产线,我们能够确保不同交付批次获得可重复的分切结果。”

跨部门团队合作

除了定制化开发的机器人技术以外,我们内部团队的精诚协作也值得一提。Krämer称:“在整个刀片装配机器人项目中,我们必须协调多个部门,包括电气和机械工程、生产和采购部。我衷心感谢参与项目工作的所有人,他们不舍昼夜、牺牲周末和假期休息时间辛勤工作、无私奉献,并展现了出色的团队合作精神。”

全新机器人技术提升效率并减轻员工压力

普莱滕贝格工厂机械系统负责人、也是机器人项目团队成员之一的Timo Ludwig总结道:“我们对制造商的要求是,机器人必须在整个刀具组装过程实现全自动化,包括向旋转工作台转移和检索分切装置。这还包括前面提到过的刀刃检查和刀具清洗操作。”整个过程将提升未来纵剪生产线的效率。过去由员工手动做的事情现在交给机器人完成,这在始终保持同等精度水平的前提下有时还能加快速度。这样,操作纵剪生产线的员工可以有效地利用节省出来的时间提高产能。

我们的员工也很感谢机器人所提供的人体工程学益处。这让他们不再需要人工移动重型刀具,正如Ludwig解释的那样:“如果每次轮班期间需要更换几次刀具,那么在一天内必须移动的重量加起来可能会超过一公吨。”

总而言之,全新的分切机器人代表了威尔斯在自身生产工艺自动化和优化方面迈出了新的重大步伐。但是,在作为技术领军企业的威尔斯,冷轧行业机器人并不是什么新鲜事——我们已经在全球范围内多个基地使用机器人应用程序来提高质量和灵活性。

1 刀片轴:即一条圆柱形轴,轴上按照一定的顺序配备刀具(刀片、橡胶剥离环、间隔环)用于相应的分切工艺。分切机刀头由两根刀片轴组成,一根在另一根的上面,即分为顶部轴和底部轴。被切割材料从两根旋转的刀片轴之间穿过,并根据客户的规格要求干净、精确地切割成所需要的最终宽度。

威尔斯刀片装配机器人结构图

威尔斯刀片装配机器人示意图

01  纵剪生产线

02  安全护围

03  旋转的刀具存储塔

04  刀刃检测站 

05  清洗机

06 机器人抓手头部

07  机器人与旋转工作台之间的刀具转移点

08  分切装置

09  旋转工作台 

10  导轨

11  纵剪生产线上的分切机刀头 

刀片装配机器人内部操作流程步骤

刀具(例如刀片,如图中蓝色部分所示)从刀具存储塔到旋转工作台的路径。

刀片装配机器人内部操作流程步骤示意图
刀片装配机器人内部操作流程步骤示意图

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