WEISS 直驱助力小空间、 大集成的高度自动化装配线

文章来源:MM《现代制造》 点击数:457 发布时间:2018-05-24
占地6 m2,每分钟600个接触弹簧装在工件托盘的孔中。由24个WEISS的直线电机轴旋转模块进行搬运,共停靠8个加工站。每套搬运系统包含一台HN200直线电机轴和一台ST140旋转模块,实现了空间狭小,效能极高的自动化装配线。
WEISS 直驱助力小空间、 大集成的高度自动化装配线

德国MAFU自动化是弹簧松解和上料的专家。除此核心业务之外,这家来自罗森菲尔德的中型公司还提供广泛的产品组合,涵盖上料、分离、存放、检测以及机器人应用和成套系统。其客户主要来自于汽车、电子、医药和家用电器等行业。

方案总览:

汽车零部件行业,除了高节拍要求外,保证长时间的寿命也是一个关键要素。在驾驶辅助系统的弹簧装配系统中,要求是三千万个循环。WEISS是唯一能够保证如此长使用寿命的供应商,在此方面远超竞争对手。

八个同步进行的工作站包含二十四个直线电机轴,占地6 m2,每分钟装配六百个弹簧,达到了优异的利用率。

中央的WEISS直线电机轴长达2.8 m,移动到任意一个用户编程的位置只需要一秒钟。

WEISS提供整套预装配好的系统,包含输送轴,装配单元和抓取模块,还包括线缆拖链和润滑系统,由此使安装和调试既简单又快速。

客户定制的2.8米长直线电机轴:只需4.5秒的节拍时间,即可分配每个工件托盘至八个安装工作站中的一个

客户定制的2.8米长直线电机轴:只需4.5秒的节拍时间,即可分配每个工件托盘至八个安装工作站中的一个

小空间大集成

有时连工程师都会感叹自动化居然可以实现:1台用户自定义的2.8 m长的WEISS直线电机轴,8台HN200直线电机轴上面搭载ST140旋转模块,以及长长的线缆和拖链,全部安装在18平米的钢铝平台上。然而所有这些“仅仅”只是为了在工件托盘上安装一些小小的接触弹簧。MAFU的弹簧装配系统每分钟产出600个弹簧,利用率极高,是人工工作站无法比拟的。这还没有考虑工厂工人的工作强度,因为工人在松解弹簧时往往会陷入绝望。弹簧松解和上料是MAFU的核心业务。然而,这家来自罗森菲尔德的公司可以同时向客户提供:上料、分离、存放、检测、柔性上料、机器人应用和成套系统。一个最新的案例是在驾驶辅助系统中安装盘绕的接触弹簧的系统,当前的弹簧松解和上料工序消失于复杂的搬用动作中。这套系统是与来自buchen的搬运专家WEISS一起紧密开发的,它采用8个并行的处理工作站来安装多至18个直径细小,11 mm长的接触弹簧到工件托盘的孔中。

高动态高柔性 30万次循环质保

弹簧的旅程开始于设备的顶端。平台上有4台MAFU的鼓式给料机,弹簧首先被叶片铲进两条直线轨道里,在这里每次检测两个零件,随后弹簧分离被送进两条上料管中。在接下来的缓冲区,会检测弹簧的形状和排布。变形的弹簧被推出,放偏的弹簧位置被纠正。这是系统的核心。下面一步就来到了工件托盘的搬运工序,在这里,最终用户非常谨慎,对节拍时间,设备寿命,干扰的可靠抑制等,提出了非常苛刻的要求。为了达到设计要求,所有的元件都采用了高度动态和柔性的直线电机。但是,有很多直线电机制造商,为什么最终选择WEISS?

一方面是由于,最终客户特别指定WEISS作为供应商,因为他们在其他地方已经有成功案例。MAFU的项目经理Martin Weinundbrot也说,“我们当然知道WEISS”,“我们在项目中经常使用WEISS的旋转台而且非常地成功。但这个项目是我们第一次使用他们的直线电机。无论对我们还是对最终用户,选择他们的一个决定性的因素就是,WEISS是唯一能够提供质保长达三十万次循环的供应商”。在MAFU,最终客户和WEISS的通力合作下,一个具有惊人轴密度的搬运系统被开发出来,24个轴只占用6 m2面积。这套系统的主干是一根2.8 m长的强有力的直线电机,它是为了这套系统而特殊设计的。“最初我们担心直线电机的方案会成为瓶颈工位”,当MAFU的总经理Ralph Lehleuter在回顾设计方案的时候这样说,“WEISS的技术方案完全惊艳和说服了我们,让我们意识到直线电机轴绝对不可能成为瓶颈工位”。这根强大的直线电机轴在带动滑块的情况下,只需一秒钟即可到达2.8 m长行程中任意一个客户编程的位置。滑块上有一个旋转装置,装置上装了两个取放工件托盘的夹爪。

满足客户定制化需求,提供完成解决方案

为了安装简单,节省时间,这个旋转装置包括线缆拖链和润滑系统都是WEISS预先安装完成,统一提供的。最终用户想要使用第三方的旋转装置作为Z轴而不是WEISS HL直线电机的想法也没有给WEISS带来困扰,毕竟,WEISS是给客户提供完整方案,而不是提供单独设备的。工件托盘的轨迹起止于皮带传输系统,之后它们被一个短小精悍的直线电机和ST55旋转装置传输到下一道工序。随后那根巨大的直线电机轴将在4.5 s的时间内,将工件托盘从皮带传输系统的终点位置分配到八个装配站。将装配工序分到八个同步的站是十分必要的,因为最终要达到每分钟600个弹簧的产量。与此同时,这样维修也变得非常简单:如果一个站发生故障,只需要跳开这个站而不需要整个系统停机,这是非常重要的客户需求。每个装配单元包括一个HN200直线电机和一个ST140旋转模块,他们会在每个站接收工件托盘。为了节约空间,这八个WEISS集成好的工作站,被交替分布在两层。“WEISS产品设计非常紧凑,对我们来说非常理想因为我们的空间有限”,Weinundbrot夸奖道。

将工序分成八个同步的进程加快了装配频率,使故障排除更简单,由此达到了每分钟600个弹簧的安装速度

将工序分成八个同步的进程加快了装配频率,使故障排除更简单,由此达到了每分钟600个弹簧的安装速度

高精度高节拍高可靠

接下来是精度和速度的完美展现:由于使用高动态的直线电机和高精度的直线导轨,HN-ST的组合使整个复杂的弹簧装配流程在20 s内即可完成。这个流程包括缩回工件托盘,定位弹簧上料机构下方的18个精度达到0.01 mm的孔位,然后重新向前移动以便能够被输送轴抓到。对于工件托盘取放流程的这个简短说明让我们认识到,需要严格要求的不至是尺寸和节拍时间,而且包括MAFU和WEISS的紧密协作,尤其是在紧张的设备调试阶段。“调试阶段我们经常遇到问题,” Lehleuter说,“这就是为什么快速反应非常重要。WEISS的工程师知道怎么做而无需不断的试错。和WEISS的项目组一起,我们得以实现几乎无缝衔接的调试阶段。”由电机轴也反映出项目本身的特点——快速,可靠和精确。

“在这套高性能系统中我们首次使用WEISS直线电机轴。我们非常高兴的宣布,今后在类似的系统中,我们会将WEISS作为优先合作伙伴。”