如何在注射成型车间规划和实施自动化

2021-04-28Sepro美国公司SteveWilliamsRichLachance

现代塑料 2021年2期

文/Sepro 美国公司Steve Williams，Rich Lachance

自动化没有一种“普适”的解决方案。当你想象自动化在你的注射成型车间中会是什么样子时，你需要针对将安装的自动化系统来考虑人员的培训、产品、空间和目标。

就像任何行业一样，塑料世界正在不断变化和发展。通常，这意味着公司需投资自动化，以提高生产率并增加产能和效率。如果你还没有花时间为你的公司考虑自动化，那么现在就是最佳的实施时机。当你延迟采取行动时，你的竞争对手将通过自动化使其利润和产品质量最大化，并在为客户提供的整体价值方面获得更大的领先优势。

在讨论如何在公司内最佳地实施自动化之前，让我们快速帮助那些仍然束手无策的人来决定自动化是否适合他们。

在需要小心处理精密成型的零部件时，机械手特别关键

你是否应该考虑自动化

对于自动化你应该考虑什么呢？从你现有的劳动力开始。如果你很难找到熟练的操作员、工艺工程师或维护技术员，那么自动化几乎可以肯定会帮助你提高整体效率和质量。与手动操作相比，自动化几乎总是可以更快地工作并且占用更少的占地面积。自动化系统也不需要中断，它能提供手动操作无法做到的一致性。在周期时间内增加的一致性，不仅可以提高产品质量，还能帮助你确定更准确的运营成本和生产产量。在和其他成型商竞争时，自动化能有助于你变得更加成功。

考虑你正在制作的产品也是明智的。如果你正在处理具有精密表面特征的零部件，它们是用较软材料组成和/或具有在成型过程中必须保持的关键尺寸，则自动化是重要且必需的步骤。与人的任何不受控制的互动都可能损坏零部件或降低其质量。许多医疗或高端电子零部件特别容易受到人为干扰的污染，因此，如果你要加工的产品用于这两个领域中的任何一个，那自动化就必不可少。

甚至在零部件成型后，自动化也能帮助提高整体效率并降低总成本。在成型机上利用自动化，你可以在成型后甚至最终包装中保持对零部件的控制。如果使用自动化能直接在注射机上完成该过程，则无需将零部件运入仓库和从仓库运出来进行进一步的处理。自动化减少错误和缺陷，并且限制变量，这样你的公司就能够专注于完成任务，而不是去处理错误。

实施自动化

决定实施自动化是容易的。但下一步更重要，那就是确定如何在你的工艺和注射成型单元中最佳地实施自动化。在确定自动化如何最好地为你和你的公司工作时，你应该先考虑几件事。

你的员工是否具有实施自动化所需的必要技能？重要的是，确保自动化程度适合公司的人力资源。花一点时间考虑一下你的团队中哪些成员最适合与安装好的机械手和自动化系统一起工作。大多数的机械手系统都需要工程师、技术人员或维护人员，他们需要了解机电设备、机械手、PLC控制和气动装置。如果你没有具有这种经验和知识的员工，那就不得不依靠承包商和/或自动化制造商来获得未来的支持和服务。当一个问题浮出水面时，你将无法立即通过当前的员工进行处理，而是被迫等待外部的援助到来。

你不要为了使自动化流程有效而到外面雇用更多的员工（尽管这是一种解决方案，并且可能会带来长期利益）。相反，你已经拥有的操作员应该能够完成这项工作。他们只需要适当的培训和支持。你的自动化供应商可能会在安装时提供这种培训。要充分利用这一机会，使你的操作员全面地学习自动化系统。

如果你的内部团队可以解决许多典型的自动化问题，那么你的公司可以保持所有已学到的知识，从而意味着你不再需要花费用寻求不必要的外部帮助来解决常规问题。这还使你能够在出现问题后尽可能快地使自动化恢复在线状态，通过增加正常运行时间来最大程度地降低成本和提高效率。此外，了解你的操作并熟悉当前自动化的技术团队，应具备随着技术进步不断改进自动化系统的能力。

自动化在你的工作空间内是否合适？每个人都知道占地面积很有价值，但是“鞋拔”式的自动化进入面积太小或规划不当的空间，可能会直接影响整个单元的正常运行时间。如果可能的话，根据自动化或工艺过程要求安排工作区域，并确保为设备及其需要执行的移动和动作提供足够的空间。缩小工作区域可能会限制流程的优化和自动化效率。

重要的是要记住，一旦出现问题，你将需要进入设备进行维护和故障排除。必须更换在合理的时间内无法到达位置的气缸、传感器或伺服电动机，这可能需要对其他单元组件进行大的拆卸，甚至从单元中拆卸整个自动化模块。这可能会导致数小时甚至多班次的停机时间，从而增加成本。只要维护得当，自动化就可以运行几十年，但是认为设备一旦安装到位就不需要维修则是不切实际的。

每个车主都接受这样的事实，即需要定期维护来确保汽车能长时间驾驶使用。机械手自动化单元同样如此。你应该考虑维护检修门和防护板的安装位置，并且要保证足够的数量。想象一下，如果汽车制造商没有提供一个发动机盖用来接近汽车发动机。那么在更换火花塞时，你就需要将汽车放到升降机上，再拆下发动机，安装价值25 美元的火花塞，然后重新安装发动机。自动成型机也是如此。如果机器的维护区域不易接近，则代价几乎肯定会是几天的维修时间和由此带来的生产损失。

限制人与自动化单元的交互。这看起来可能十分平常，但是非常重要。当然，机械手自动化的主要目的是减少人与人之间的互动。成功运行任何自动化单元的关键是让其在自动模式下运行，并让操作员尽可能少地中断周期。单元在自动生产中运行的时间越长，更多的生产成本就会因自动化提供的效率和优化而减少。当单元自动运行时，容易算出实际的操作成本并确定单元每小时、每班次和每周可生产的产品量。在设计一个自动化成型单元时，请不要忘记与自动化供应商合作，以提供多种解决方案，用于放置分级嵌件、排列包装盒、使用视觉系统进行质量检查，以及其他减少单元内操作员参与的工作。

每次换模后都不要浪费时间。机械手与注射机和下游设备的位置校准对于成功操作至关重要。如果单元不能长时间运行专用模具和长时间生产相同的零部件，则在设计系统时需要为生产变更做好计划。确保掌握一种方法，在更换模具后重新放置模具及相关设备时或者为了预防性维护而取出模具时，保证模具处于正确位置。

如果未正确放置模具，则可能需要重新设定机械手的位置点，并且需要调整才能正常操作。该过程是耗时和昂贵的，因此将这种需求最小化是明智的。机械手上的伺服手腕选项（代替气动手腕）无疑能帮助实现这一目标。实际上，应该在任何单元中考虑使用具有伺服驱动手腕的机械手（也称为5 轴机械手），因为它增加了移动和调整的灵活性。