iQ 運(yùn)動(dòng)控制使注塑機(jī)和機(jī)器人更加緊密地結(jié)合在一起

中國(guó)注塑網(wǎng)

如果注塑機(jī)和機(jī)器人協(xié)調(diào)它們的運(yùn)動(dòng)順序，這將在許多應(yīng)用中縮短周期時(shí)間。ENGEL 的 iQ 運(yùn)動(dòng)控制現(xiàn)在允許可靠的早期啟動(dòng)與全自動(dòng)優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃相結(jié)合。自 2021 年 10 月以來(lái)，該輔助系統(tǒng)已成為所有新型 ENGEL viper 線性機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)套件的一部分。

當(dāng)運(yùn)動(dòng)和諧地交織在一起時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生流暢的運(yùn)動(dòng)。只有這樣，它們才是經(jīng)濟(jì)和高效的。每個(gè)活的有機(jī)體都掌握了不同肢體的這種勞動(dòng)和時(shí)間效率的相互作用——而在這方面，機(jī)器人或自動(dòng)化機(jī)器和過程的好壞取決于人類通過系統(tǒng)控制對(duì)其進(jìn)行編程。

在注塑成型單元中，有許多不同的可移動(dòng)“肢體”。其中一些關(guān)鍵還決定了注塑工藝的周期時(shí)間。其中包括拆模機(jī)器人的進(jìn)出動(dòng)作，以及模具的開合時(shí)間。說(shuō)明當(dāng)移除機(jī)器人僅在注塑模具完全打開時(shí)才開始移動(dòng)時(shí)，浪費(fèi)了大量的周期時(shí)間。

為了在生產(chǎn)單元中實(shí)現(xiàn)流體運(yùn)動(dòng)，ENGEL 始終關(guān)注整個(gè)注塑單元以及注塑機(jī)和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的相互作用。如果 ENGEL 提供整個(gè)生產(chǎn)單元，從注塑機(jī)到自動(dòng)化和其他輔助設(shè)備，再到單一來(lái)源的工藝工程，單元的所有組件都訪問相同的控制平臺(tái)和相同的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而為較短的總周期時(shí)間提供了最好的先決條件。

由于注塑單元本身無(wú)法控制這些相互嚙合的平行運(yùn)動(dòng)，因此操作員必須通過中央控制面板或移動(dòng)手持單元指定運(yùn)動(dòng)。他必須對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教——指定插入運(yùn)動(dòng)的路徑、速度和加速度?！癷Q 運(yùn)動(dòng)控制”輔助系統(tǒng)將這種教學(xué)工作減少到點(diǎn)擊幾下。

優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃可節(jié)省周期時(shí)間

線性機(jī)器人通常從一個(gè)點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)點(diǎn)。這些單獨(dú)的點(diǎn)是在教學(xué)期間指定的。工廠操作員手動(dòng)確定軌跡并指定許多點(diǎn)以優(yōu)化路徑（圖 1）。

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圖 1。iQ 運(yùn)動(dòng)控制采用優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃（右）運(yùn)行。路徑是作為一個(gè)整體計(jì)算的，而不是由單軸運(yùn)動(dòng)的近似定位生成的。

在 iQ 運(yùn)動(dòng)控制功能（標(biāo)配新的 ENGEL viper 系列線性機(jī)器人）中，已經(jīng)實(shí)施了優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。線性機(jī)器人計(jì)算其路徑，因此需要設(shè)置的參數(shù)或示教位置顯著減少。[size=1.125]這顯著縮短了注塑工藝的周期時(shí)間以及設(shè)置時(shí)間和示教所需的時(shí)間（圖 2）

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圖 2。并列說(shuō)明了 iQ 運(yùn)動(dòng)控制在縮短周期時(shí)間方面的巨大潛力。

iQ 運(yùn)動(dòng)控制是 ENGEL 智能輔助系統(tǒng)系列中的最新產(chǎn)品。為了給用戶帶來(lái)最大的利益，輔助系統(tǒng)的操作必須非常簡(jiǎn)單。[size=1.125]因此，iQ 運(yùn)動(dòng)控制也有一個(gè)直觀的對(duì)話框，其中包含用于設(shè)置移除的所有可用選項(xiàng)[size=1.125]（圖 3）[size=1.125]。

圖 3。直觀的用戶指導(dǎo)是智能輔助系統(tǒng)被接受和成功的先決條件。

三步優(yōu)化運(yùn)動(dòng)規(guī)劃

為了在進(jìn)入過程中規(guī)劃?rùn)C(jī)器人運(yùn)動(dòng)，使其在模具終止其打開運(yùn)動(dòng)時(shí)精確地到達(dá)取出位置，必須考慮某些背景條件：首先是用戶設(shè)置的參數(shù)，例如位置和線性間隙，以及模具的運(yùn)動(dòng)；另一方面，速度、加速度和其他參數(shù)的機(jī)器人特定閾值。

確定最佳進(jìn)入運(yùn)動(dòng)需要以下步驟，這些步驟在 iQ 運(yùn)動(dòng)控制激活時(shí)自動(dòng)處理：

• 確定最佳軌跡時(shí)間：以上一個(gè)循環(huán)為基礎(chǔ)，測(cè)量從到達(dá)設(shè)定的早起位置到開模的時(shí)間。
• 這個(gè)時(shí)間段 tF, opt 對(duì)應(yīng)于機(jī)器人的軌跡時(shí)間，使機(jī)器人和模具同時(shí)到達(dá)各自的終點(diǎn)位置。
• 計(jì)算可能的最短機(jī)器人軌跡：各個(gè)軸和操作員定義的線性間隙的機(jī)器人特定運(yùn)動(dòng)學(xué)限制（最大速度、最大加速度等）可用于計(jì)算機(jī)器人軌跡。這里，軌跡時(shí)間 tR,opt 是考慮到特定邊界條件可以實(shí)現(xiàn)的最短可能軌跡時(shí)間。如果提前啟動(dòng)功能被禁用，則使用該軌跡；機(jī)器人利用其極限執(zhí)行插入運(yùn)動(dòng)。
• 縮放軌跡：在開啟提前啟動(dòng)功能的情況下，應(yīng)保證機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的軌跡時(shí)間 tR,opt 大于或等于確定的最佳時(shí)間 tF,opt。如果無(wú)論如何都是這樣，那么由于機(jī)器人的限制，它不可能與模具同時(shí)到達(dá)目標(biāo)位置。然而，如果 tR,opt < tF,opt，機(jī)器人將接近模具。為了避免這種情況，對(duì)軌跡進(jìn)行縮放，以便滿足條件 tR,opt = tF,opt。
  

該功能可補(bǔ)償任何長(zhǎng)期影響，例如冷熱機(jī)器運(yùn)行行為的差異、溫度影響等。

希望早日開始并得到支持

在現(xiàn)代系統(tǒng)中，如果在打開模具時(shí)必須等待機(jī)器人進(jìn)入拆卸區(qū)域并脫模，則循環(huán)時(shí)間也會(huì)不必要地延長(zhǎng)。由于采用集成控制系統(tǒng)，ENGEL 注塑單元中的機(jī)器人可以直接訪問機(jī)器數(shù)據(jù)，例如開模行程和移動(dòng)模板的位置，機(jī)器人和機(jī)器執(zhí)行協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，理想情況下，同時(shí)分別在取出位置和開模位置取出。在這種情況下，周期不會(huì)因機(jī)器人的進(jìn)入而延長(zhǎng)。

借助 iQ 運(yùn)動(dòng)控制可以縮短循環(huán)時(shí)間，因?yàn)槟＞卟槐氐却龣C(jī)器人。這是因?yàn)闄C(jī)器人在進(jìn)入過程中不必等待完整的開模行程，由于已經(jīng)熟悉的“早期啟動(dòng)”功能，可以提前進(jìn)入機(jī)器區(qū)域，該功能完全集成在機(jī)器中。軟件。

設(shè)置對(duì)話框顯示基于機(jī)器人和機(jī)器設(shè)置參數(shù)的早期啟動(dòng)位置建議。這使得經(jīng)驗(yàn)不足的機(jī)器操作員也能有效、可靠地利用輔助系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

通過密集的數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)多級(jí)可靠性

盡管很早就進(jìn)入機(jī)器區(qū)域，但可以肯定地排除機(jī)器人和移動(dòng)半模之間的碰撞，因?yàn)?iQ 運(yùn)動(dòng)控制采用兩級(jí)安全網(wǎng)運(yùn)行。如果發(fā)現(xiàn)與計(jì)劃的模具運(yùn)動(dòng)存在偏差，則第一階段會(huì)在早期階段糾正機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。第二階段確保機(jī)器人在發(fā)生異常情況或緊急停止時(shí)能夠在與模具接觸前及時(shí)制動(dòng)。

由于機(jī)器人知道可移動(dòng)安裝板的確切位置，因此如果有這種碰撞威脅，它也會(huì)停止。通過這種方式，由于集成系統(tǒng)解決方案的公共控制系統(tǒng)內(nèi)的直接數(shù)據(jù)交換，可以可靠地避免由于不可預(yù)見的錯(cuò)誤位置或錯(cuò)誤設(shè)置而損壞模具和夾具系統(tǒng)。

誰(shuí)從中受益？

通過 iQ 運(yùn)動(dòng)控制，即使是具有簡(jiǎn)單移除運(yùn)動(dòng)的過程也可以很容易地進(jìn)行優(yōu)化。由于機(jī)器必須執(zhí)行特別大的開模行程，因此生產(chǎn)深注塑件（例如具有長(zhǎng)型芯的外殼組件、盒子或容器）的用戶尤其受益。

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如果機(jī)器人在開模運(yùn)動(dòng)期間已經(jīng)進(jìn)入模具區(qū)域，則可以縮短循環(huán)時(shí)間。對(duì)于長(zhǎng)芯的零件，如盒子，效果特別大。

為了挖掘潛力，ENGEL 使用 viper 12 線性機(jī)器人進(jìn)行了測(cè)試。開模行程為 490 毫米，動(dòng)模安裝板的最大速度為 1465 毫米/秒，總循環(huán)時(shí)間為 15 秒。機(jī)器人早期啟動(dòng)在模具位置 303 mm。發(fā)現(xiàn)等待時(shí)間大大縮短（圖 5）

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圖 5。試驗(yàn)證實(shí)，iQ 運(yùn)動(dòng)控制和早期啟動(dòng)大大減少了等待時(shí)間。

等待時(shí)間是指從模具運(yùn)動(dòng)完成到夾具進(jìn)入模具空間的階段結(jié)束所經(jīng)過的時(shí)間。它直接構(gòu)成循環(huán)時(shí)間的一部分，因?yàn)樵诖藭r(shí)間跨度內(nèi)模具被機(jī)器人擋住。總循環(huán)時(shí)間為 15 秒，假設(shè)連續(xù)運(yùn)行 24 小時(shí)，使用 iQ 運(yùn)動(dòng)控制和早期啟動(dòng)，每個(gè)型腔每天可以生產(chǎn) 236 個(gè)零件，而不是順序三點(diǎn)移除（圖 6）。

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圖 6?？s短的循環(huán)時(shí)間導(dǎo)致顯著更高的輸出源。

iQ 運(yùn)動(dòng)控制的使用與注塑機(jī)類型和拆卸類型無(wú)關(guān)。輔助系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)適應(yīng)相應(yīng)的拆卸方案。這包括垂直和（在無(wú)拉桿機(jī)器的情況下）已知結(jié)構(gòu)變體的水平移除，以及在縱向結(jié)構(gòu)的情況下在操作員側(cè)、非操作員側(cè)和端側(cè)的沉積。

此功能將不再是唯一旨在實(shí)現(xiàn)機(jī)器和機(jī)器人之間更緊密相互作用的功能。[然而，iQ 運(yùn)動(dòng)控制是 ENGEL 的第一個(gè)由機(jī)器機(jī)器人組成的輔助系統(tǒng)。

避免振動(dòng)

由于突出的運(yùn)動(dòng)學(xué)，線性機(jī)器人系統(tǒng)地傾向于振動(dòng)。得益于 iQ 振動(dòng)控制，ENGEL viper 系列機(jī)器人的智能運(yùn)動(dòng)可防止意外偏轉(zhuǎn)。因此不再需要運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)的等待時(shí)間。iQ 運(yùn)動(dòng)控制更進(jìn)一步。由于平滑的四倍恒定運(yùn)動(dòng)不會(huì)激發(fā)振動(dòng)，因此不會(huì)因大振動(dòng)的補(bǔ)償而導(dǎo)致循環(huán)時(shí)間損失（圖 4）。

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圖 4。機(jī)器人軸的平滑運(yùn)動(dòng)曲線示例。機(jī)器人軸的振動(dòng)也會(huì)延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間。

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