人工引导机器人正在改变铸造车间

寂静天花板

在当今铸造行业中，大部分永久铸模清洗工作仍是借助干冰（固态二氧化碳）手工完成，这对于工人是一项沉重的负担。但BMW位于德国兰茨胡特工厂的铸造车间却是另一番景象。在这里，库卡KR QUANTEC系列机器人负责清洗作业。工人可以直观地人工引导机器人驶过清洁区域。

' D3 ]4 B' _) r1 q* m. W# o自1898年起，在兰茨胡特工厂，BMW集团约1,500名员工每年制造约五百万件铝镁材料的铸件，总重量约为69,000吨。生产范围包括气缸盖或曲轴箱等发动机部件以及车身结构件和底盘部件。铸造厂使用的永铸模需要每星期用干冰清洗一次，这种无摩擦和无腐蚀的清洗方式具有巨大的优势，既不会损坏需清洗的材料，也不会遗留残余干冰。使用干冰可以无损坏地清洁永久铸模上常见的各种复杂几何形状，而且无需拆卸设备。BMW的兰茨胡特工厂以前用手工进行该项操作，通过与奥格斯堡的MRK-Systeme GmbH 合作，BMW公司现在开发了一种创新的解决方案，可基于机器人为八种不同的工具类型喷射干冰。
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2004年成立的MRK-Systeme GmbH通过14名员工的努力，实现了人机协作的功能包。该系统解决方案主要用于汽车制造商及其供应商，也可用于工业的所有其它领域。通过与美国Cold Jet公司合作，该公司为BMW兰茨胡特工厂的铸造车间开发出一个单元，以提高干冰清洁过程的高效性。清洗系统方案的佼佼者：人工引导的库卡KR QUANTEC 系列机器人。

* W, J( t3 f/ ]+ r! g$ @& N6 O) V工人首先在库卡的手持操作设备smartPad上选择软件“SmartICE”，然后从那里以图形方式选择永久铸模类型和铸模上相关区域。工人现在直观地人工引导机器人驶过这些区域，与纯手工工艺相比，这种方式主要是具有人体工程学优势。机器人无需过程力仅借力/ 力矩传感器即可轻松引导。此外，外部的信号（例如，至执行器的信号或者通过Aero接口来自/至干冰设备的信号），可由操作人员通过触摸操作轻松地保存在程序中。接着，工人让机器人自动驶过3D轨迹，并用干冰清洗永久铸模。“由于工人无需直接参与清洗工作，所以在此过程中不会被弄脏，”MRKSysteme的营运经理Michael Mohre解释道，“此外，员工不需要到现场临近区域，因而受到的噪音影响也降低了”。经过约半个小时的干冰喷射过程后，永久铸模重新被投放到铸造生产过程中，接着，一个新的待清洗铸模被放到工位中。

在创新的单元中使用一个型号为KR 210 R3100 Fultra的库卡机器人。该机器人专门开发用于铸造环境，利用特殊防护套件可轻松地承受高热、脏污、潮湿、砂石和清洁剂引起的损坏。因此，机器人能够最佳地承担对于人员来说过于沉重艰难的工作。通过安全接口X67以及库卡软件SafeOperation以及RSI（机器人传感器接口）确保与人的直接接触无危险。

# M6 B' V. |% O: u" u这些库卡选项构成了MRK 功能包SafeGuiding的基础，通过功能包能够安全、直观并交互地对KR 210进行人工引导或编程。借助一个自定义的用户界面（在库卡控制系统上实现为插件软件）确保了直观的机器人操作、针对性的程序选择以及自动存储器管理。自定义用户界面可以像嵌入式软件那样安装在库卡控制器上。无需具备自动化组件的专业技术知识，操作人员可以高效地工作，并对需要清洗的永久铸模自由表面进行编程。

该新系统为BMW带来众多优势。通过使用基于机器人的系统，铸造过程的中断时间已经从180分钟缩短至30分钟，显著提高了产量。此外，机器人能够重复地准备工具并减轻员工的负担。而且，新的解决方案也可减少铸造区域出现的脏污。高精度清洗功能可以提高过程的质量。此外，也必须站在“明天”的角度考虑，譬如员工的年龄会越来越大等等。

# n  t, Y0 M: U& V/ b  f所以今天BMW已经通过选择基于机器人的方案，着眼未来。在BMW永久铸模铸工艺中结合机器人单元的其他应用已经处于计划中。未来，不仅要对永久铸模进行清洗，还要将陶瓷涂层自动涂覆在铸模上。