C запросом на оборудование для реализации технологии IML обращайтесь в компанию «Японские литьевые машины»



Нюансы технологии IML

Параллельные и последовательные операции вкладки этикетки и съёма продукта
В практике технологии IML параллельная вкладка этикетки вместе со съёмом готовой продукции применяется максимально возможно. Это позволяет экономить время цикла и свести потери от операции декорирования к минимуму. Но для того, чтобы использовать параллельный съём, термопластавтомат должен иметь большой ход раскрытия — тройная высота изделия + 150мм (рука робота). Три высоты изделия позволяют поместить: снимаемое изделие, высоту пуансона и dummy core (знак-болванка для придания этикетке нужной формы).

Для коленно-рычажных машин это часто составляет проблему на изделиях с большой высотой или на одноместных пресс-формах (типоразмер машины подбирается исходя из усилия смыкания -> на двухместных, четырех- и более местных пресс-формах усилие смыкания увеличивается, а ход требуемого раскрытия остаётся тем же). Тем не менее, как широко известно, именно коленно-рычажные машины наилучшим образом подходят под изготовление упаковки, вследствие быстрого движения подвижной плиты и быстрого роста усилия смыкания после закрытия формы. Рука робота Arc Automation, как правило, занимает не 150мм, а 140мм, и при ограничениях машины может быть уменьшена до 120мм.



Параллельной вкладкой и съемом осуществляется декорирование всех крышек и большинства контейнеров, когда хватает хода раскрытия машины. Одним из голландских производителей IML-роботов применяется решение попеременной вкладки и съема: робот заходит в полость пресс-формы и совершает движения сначала для вкладки этикетки, а затем обратное движение для съёма изделия. Естественно, это удлиняет время нахождения робота в форме, и уменьшает производительность всего комплекса.

Отдельно стоит отметить «динамические движения» робота и машины. После отладки цикла с производством IML, нередко происходит отладка «динамических движений» робота и машины, особенно если термопластавтомат — электрический, и, соответственно, как и робот, построен на низкоинерционных сервоприводах. Стабильность и повторяемость такого комплекса и служит залогом успеха, когда робот начинает движения руки внутри полости пресс-формы во время её раскрытия, что позволяет «отбить» ещё десятку-другую времени цикла. Для реализации таких движений со стороны термопластавтомата требуется расширенный пакет интерфейса Euromap 67.

При производстве больших контейнеров, например, ведра 5, 10 или 20 литров на одноместной пресс-форме, возникает типичная проблема нехватки хода раскрытия для параллельных операций. В этом случае применяется последовательная вкладка и съём. Первые решения в этой тематике подразумевали два входа-выхода робота из полости пресс-формы, от чего время цикла, конечно, сильно вырастало. Текущим решением всех опытных производителей IML роботов является два движения робота по оси Z — захваты для вкладки этикетки и съёма изделия расположены на разном уровне руки робота. В этом случае робот делает первое движение по оси Z, пока захват вкладки этикетки не достигнет позиции гнезда пресс-формы. Производится вкладка этикетки движением по оси X. По возвращению по оси X в исходное положение, робот производит второе движение по оси Z — пока второй захват для съема готового изделия не достигнет позиции гнезда пресс-формы. Производится съём изделия движением по оси X, после чего робот по оси Z выходит из полости пресс-формы.

Стоит отметить, что такая система требует меньшего хода раскрытия (соответственно, меньше времени уходит на движение подвижной плиты на закрытие/открытие), чем съём изделия свободным падением без участия робота, поскольку продукт для ускорения съёма выталкивается/сдувается под большим давлением и описывает дугу, и, как правило, ход раскрытия подбирается таким образом, чтобы контейнер при съеме не коснулся противоположной плиты.

В 2006 году Arc Automation разработал новую систему, которая позволяет избегать лишних движений при последовательном съёме. Мы не выкладываем на сайте видео и алгоритм работы этой системы, а рассказываем и показываем это передовое решение при личных встречах.

Две и больше IML-этикеток на контейнере


Остановившись на тематике больших контейнеров, нужно рассказать и про

декорирование в форме

двумя и более этикетками. Применяется это в основном на больших контейнерах, когда заказчик экономит на этикетке — вместо одной большой дорогостоящей этикетки используются две более дешёвые этикетки, которые закрывают 50-100% площади контейнера и передают конечному потребителю достаточную информацию о продукте с использованием преимуществ IML-технологии. Особенно популярна эта система для декорирования овальных ведёр, но применяется с различным
оборудованием для производства упаковки
.



Для реализации такого способа рама робота серьёзно увеличивается и добавляется сервопривод dummy core, который позволяет ему вращаться. Этот же привод добавляется, когда требуется строгая ориентация этикетки в изделии. Обычно для ведра с ручкой линия стыка этикетки располагается под одним из отверстий для ручки — если в гнезде пресс-формы они не расположены вертикально, то для достижения желаемого эффекта без вращения dummy core не обойтись.

Другие варианты декорирования с двумя этикетками предполагают варианты декорирования стенки по периметру и дна контейнера, например, ведро 1л с крышкой, что осуществляется комбинированным роботом Arc Automation.

Гибкость и универсальность IML-робота — «Один робот = много изделий»
В разделе «Общая информация» мы описывали ситуации декорирования контейнера и крышки, а также разные типы роботов, применяемые для этих целей. Решение Combi от Arc Automation, не имеющее аналогов у других производителей, позволяет работать с различными изделиями. При этом декорирование в одной полости пресс-формы возможно как на неподвижную часть пресс-формы, так и на подвижную. Другим интересным и сложным решением является робот, изготовленный Arc Automation для украинского предприятия. Один робот позволяет декорировать несколько типоразмеров ведёр от 2л до 10л, причём малые ведра — двухместные пресс-формы с параллельным съемом, а большие ведра — одноместные пресс-формы с последовательным съёмом.

На международных выставках некоторые производители демонстрировали псевдо-гибкие роботы: например, одно гнездо пресс-формы - контейнер, второе гнездо — крышка к нему, или производство контейнера и крышки в разных полостях стековой (двухэтажной) пресс-формы. Концепция этих роботов была сугубо жесткой под производство только демонстрируемого изделия. Изменить на этом же роботе расстояние между гнездами, поменять их местами, перенастроить под другие изделия не представлялось возможным. Эти выставочные экземпляры не имеют ничего общего с концепцией изначальной универсальности робота Arc Automation Combi.



За счёт чего возможны такие решения ? Прежде всего, за счёт изначальной концепции Arc Automation — все роботы Arc Automation должны быть максимально гибки и настраиваемы, что позволяет делать их универсальными. Типичны решения многих производителей IML-роботов, когда заказчик «связан»  строго фиксированным расстоянием между гнездами, если заказчик хочет работать, предположим, не с двухместной пресс-формой на
Ведро 1л
пластиковое, а с двухместной пресс-формой на Ведро 0,8л — изготовитель роботов требует такого же межцентрового расстояния и высоты изделия и в новой пресс-форме (которая, соответственно, потребует больше металла и будет дороже).

Кроме универсальности, от концепции гибкости заказчик выгадывает, когда требуется решить какие-то проблемы — по каким-то причинам неправильно располагается этикетка, что-то в пресс-форме не совсем правильно было изготовлено (что, как правило, выясняется уже в процессе интеграции робота с машиной и формой) и другое. Гибкость настроек позволяет решить проблему за счёт перенастройки позиции робота. Например, швейцарским производителем роботов для двух клиентов из Южной Африки на одинаковое изделие был изготовлен с небольшой ошибкой dummy core. Одного из клиентов производитель убедил, что дело в неправильной этикетке, а для второго переделывал dummy core. Но даже в этом случае проблема могла быть решена на месте, если бы робот имел гибкость и настраиваемость Arc Automation.

Одним немецким производителем IML-роботов предлагается «пакет гибкости» за 20% от стоимости робота. Но даже если отбросить вопрос цены, то что лучше — гибкость дополнительным пакетом, или робот, изначально построенный с учётом концепции максимальной гибкости?

Система управления IML-робота


Arc Automation использует сервопривод и контроллеры от известного японского производителя Fuji. Ранее Arc Automation использовал контроллер Fuji только для сложных решений с большим количеством сервоприводов (некоторые роботы Arc Automation имеют 10 сервоприводов), а для более простых роботов применял простой PLC-контроллер. За несколько лет такой роботы у Arc Automation накопился хороший опыт взаимодействия с Fuji, и совместно удалось сократить время отклика контроллера в несколько раз. Сейчас Arc Automation практически всегда поставляет робот с контроллером Fuji с сетевыми интерфейсами для диагностики через локальную сеть (сервис-инженером с ноутбуком) или через Интернет (заводом Arc Automation).



Для сравнения — один немецкий производитель IML-роботов использует два контроллера для управления, один из которых является достаточно габаритным шкафом. Естественно, это вызывает вопросы по взаимодействию двух отдельных контроллеров, каждый из которых сделан независимой компанией. Производители обыкновенных роботов (Италия, Австрия), естественно, также не в лучшую сторону отличаются «углублённостью» в задачи IML и строят свои роботы на стандартной системе управления.

Производители обыкновенных линейных роботов и IML
В мире существует несколько производителей IML-роботов, базовая компетенция которых — производство обыкновенных линейных (в основном, трёхосевых) роботов. Как упомянуто выше, к такой категории относятся производители роботов из Италии и Австрии. Один голландский производитель роботов использует нормализованные компоненты от обычных роботов Sytrama, Италия. Другая категория производителей IML-роботов — те, кто производят различную автоматизацию, в том числе и IML —, как правило, это немецкие производители. Третья группа производителей IML-роботов - это компании на 90-100% сосредоточенные именно на IML, и именно эти компании считаются по праву специалистами в отрасли. Профиль компании Arc Automation — концентрация на производстве IML-роботов. Кроме того Arc Automation производит линии автоматического съёма и упаковки одноразовой посуды. К другим специалистам IML можно причислить французского производителя и двух швейцарских.

Чем грозит работа с производителями обыкновенных роботов? Производя IML-робот, такой производитель стоит перед задачей использования как можно большего количества своих комплектующих для удешевления окончательного продукта (нередко и за счёт применения дешевого пневматического привода). Такой производитель не имеет критериев независимого выбора, и замена «своей» нормализованной части на более подходящую/ надёжную/ качественную требует немалых аргументов и усилий. Обратное свойство нормализации компонентов является и не-универсальность робота — гибкость настроек пропадает, когда робот строится на компонентах для трехосевого робота. Кроме того, стоит отметить и аспект, что сам рынок IML для производителя обычных роботов — возможность продать ещё робот, незначительно увеличив объем продаж. В то время как компании из третьей группы — «специалисты IML» работают исключительно под рынок IML, являются сравнительно маленькими компаниями по 10-25 человек, владеют множеством know-how, очень ценят свою репутацию и надёжную работу оборудования в течение многих лет.

Отдельной разновидностью IML роботов считаются одно время бывшие популярными т.н. механические системы, которые сейчас, по прошествии времени показали себя плохим опытом. Это как системы только для съёма, крепящиеся на плите машины, так и приставные системы, завязанные на крепеже к колоннам или раме машины. Благодаря своей компактности и небольшому набору функций, они имеют привлекательную стоимость. Коренной недостаток всех этих систем — вибрация. Во-первых, и робот, и машина имеют собственные движения, которые вызывают взаимную передачу вибрации. Среди машин в этом компоненте чемпионами являются термопластавтоматы швейцарского и канадского производства, имеющие большие веса (в том числе большие подвижные массы) и мощные гидравлические привода, что влияет не только на высокое энергопотребление, но и на большую инерционность и вибрацию. Зависимый, таким образом, от вибрации машины робот имеет собственные движения и собственную вибрацию, которая накладывается — особенно при использовании «динамических движений». Во-вторых, вес робота добавляет проблемы движениям машины и является дестабилизирующим фактором. Несколько таких роботов с механической системой были возвращены голландскому производителю после установки в России.

Из этого легко можно сделать вывод, что надёжная система будет работать с максимальной стабильностью и повторяемостью, когда почти все точки опоры робота неподвижны на фундаменте (исключение составляет жесткая связь робота с неподвижной плитой для образования единой системы координат).

Иногда у производителей обычных роботов можно увидеть разработку IML-робота на основе обыкновенного трехосевого линейного робота - это часто распространено в Азии, особенно в дешёвых решениях из Китая-Тайваня-Кореи. Естественно, IML в таком исполнении является надстройкой над обыкновенным роботом, и ни о какой-либо серьёзной точной долговременной работе этого решения говорить не приходится. Любопытно, что на выставке в Японии один из тайваньских производителей такой системы сам указывал время своего цикла как 6-8 секунд, то есть разброс только времени цикла составляет 33% в «выставочном» режиме, что уж говорить о точности. Эта система даже на выставке требовала частого внимания сервис-инженера тайваньской компании.

Гибкость шестиосного IML-робота
Arc Automation и Fuji совместно разработали уникальную конструкцию для применения в IML шестиосного робота. Такой робот обладает полной свободой действий, что позволяет использовать его очень универсально — робот по умолчанию имеет поворотный dummy core, он легко перенастраивается на любую позицию в пресс-форме и на любую позицию магазина подачи этикетки. Недостатков у такого робота два — во-первых, он сравнительно медленный: как в операциях вне пресс-формы, так и при вставке этикетки в пресс-форму. Во-вторых, такой робот не имеет функции съема готового изделия (правда последние модели Arc стали включать в себя и функцию съёма). Целевое использование такого робота для IML — большие изделия, где медленность робота не сильно влияет в процентном отношении на общее время цикла.

Другая производственная ситуация — один такой робот может работать с несколькими термопластавтоматами. Предположим, у Вашей компании один комплект

оборудования для производства ведра

- отработав несколько дней при производстве 5л ведра с этикеткой, робот перемешают в цеху на другое место и ставят в цикл работы производства 10л ведра с этикеткой. В реалиях российского IML-рынка, такая схема имеет немалое право на жизнь, потому что даже те российские предприятия, которые применили в производстве IML-робот, производят немалую часть продукции без этикетки — IML робот задействован только на съём.



Магазины подачи этикетки IML-робота
Для безостановочной работы IML-робота большинством производителей используется два комплекта магазинов для каждой этикетки. Первый комплект магазинов используется роботом для подачи этикетки на dummy core/захват робота, второй комплект магазинов используется для подачи этикетки на первый магазин. Второй комплект магазинов является пополняемым, иногда применяются варианты ротационного стола. Естественно, применение второго комплекта магазинов и дополнительного привода/захвата для подачи этикеток в первый комплект магазинов является решением, удорожающим робот. По этой причине немалое количество производителей роботов стандартно поставляют только один комплект магазинов для этикетки, пополнение которого требует остановки линии (у некоторых производителей и два комплекта магазинов для этикетки всё равно требуют открытия дверцы робота для пополнения).

Кроме того, система двух магазинов увеличивает собственный цикл робота, производящего ряд операций вне полости пресс-формы по подготовке этикетки и штабелированию готового изделия на конвейере. На выставках «Интерпластика» и «Fakuma» швейцарский робот с одним комплектом магазинов не успевал производить весь цикл операций вне полости формы, и на несколько десятых секунды «тормозил» остальной комплекс, который ожидал, пока робот закончит подготавливать этикетку.

Arc Automation подошёл к проблеме иным образом. На малых изделиях (контейнеры объёмом до двух литров) Arc Automation располагает магазин с этикетками сверху на раме робота. Захват робота берёт нижнюю этикетку из стопки для подачи на dummy core, а магазин доступен для пополнения этикетками сверху в безостановочном режиме с соблюдением всех правил безопасности. Для больших изделий (контейнеры свыше двух литров) этикетка имеет значительную длину (число пи, помноженное на диаметр этикетки), и Arc Automation вынужден использовать систему двух комплектов магазинов. Но на больших изделиях время охлаждения и общий цикл литья достаточно большой, чтобы робот успел подготовить этикетку.

И другое от Arc Automation...
Из других приятных мелочей, следуя концепции гибкости, Arc Automation всегда делает следующее: между роботом и задней дверцей термопластавтомата оставляется место для того, чтобы оператор мог обслуживать из этого пространства как машину, так и робот. Абсолютным большинством других производителей это место не оставляется. Когда Arc Automation планирует изготавливать робот по согласованному контракту, Arc Automation спрашивает клиента, требуется ли расстояние между машиной и роботом. Получив право выбора, 100% клиентов Arc Automation на этот вопрос ответили утвердительно.

В комплект поставки от Arc Automation входит конвейер, длина которого определятся расстоянием от робота до торца машины.

Стандартным для IML-робота от Arc Automation является функция простого штабелирования изделия на конвейере. Опционально может быть применена сложная система штабелирования.

При работе по конкретному проекту по интеграции существующей системы Arc Automation предлагает клиенту русскоязычный многостраничный опросник, в котором клиент указывает как размеры существующей машины и пресс-формы, так и те функции робота, которые ему требуются. Комплексный подход нередко позволяет выявить и недоукомплектованность машины необходимыми опциями для работы с IML. При работе по новому проекту, Arc Automation проводит эту работу с производителем пресс-формы и производителем термопластавтомата.

Самым правильным, но и дорогостоящим подходом к комплексному проекту с IML является предварительная физическая интеграция всех компонентов, а затем последующая поставка в Россию, но в практике из-за затрат средств и времени, клиент нередко настаивает на проведении системной интеграции на своём заводе. В практике Arc Automation это встречается в 90% случаев, поэтому так важна предварительная интеграция «на бумаге» (на стадии проектирования).

Запуск робота в эксплуатацию в России и странах СНГ осуществляется русскоязычными специалистами как компании Arc Automation, так и компании «Японские литьевые машины».



Последние новости о технологии IML

Уникальная система сборки ручек и вёдер на К-2013
Система сборки от Arc Automation крайне надёжна и быстра, в отличие от всех известных систем автоматизации сборки, существующих на рынке. Arc Automation вело свои разработки в течении нескольких лет, и принципиальное отличие позволяет получить эффективно работающую систему в отличие от неизбежных сложностей при традиционном процессе автоматизации. Система работает с разными размерами вёдер, в том числе с вёдрами объёмом 20л...

Революционное решение автоматизации «Ведро + ручка»
Компания Arc Automation (в 2011 году компания Imdecol (A.B. 2005) Ltd переименована в Arc Automation (H.B.) Ltd) представляет новое революционное решение для автоматизированной сборки Ведра и ручки...

Автоматизированная сборка ведра и ручки
В журнале «Пластикс» опубликована статья «Автоматизированная сборка ведра и ручки». Статья подробно освещает вопрос автоматической сборки роботом...


Видеоматериалы о технологии IML


IML робот верхнего входа