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    綠色思想是精簡的思想，至少政府、工商界和消費(fèi)者都一致同意。對(duì)環(huán)境的擔(dān)憂也不再是少數(shù)人關(guān)心的次要問題，產(chǎn)業(yè)界（包括塑料行業(yè)）已經(jīng)關(guān)注這種形勢(shì)。減少對(duì)環(huán)境影響常常導(dǎo)致降低成本，特別在改善環(huán)境主要因素的節(jié)能方面。增效節(jié)能是目前工商界中最為引人注目的趨勢(shì)。在塑料工業(yè)，機(jī)器人可使工藝流程更加精確和效率更高，同時(shí)機(jī)器人本身也變得更加準(zhǔn)確和有效率，這些都有利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)增效節(jié)能。

    增效節(jié)能是提高工廠總體效率的重要因素。有效管理能源，需要所有人員和部門的參與。同時(shí)也意味企業(yè)必須樹立目標(biāo)和明確方向，能源消耗必須進(jìn)行計(jì)量，以求得不斷改進(jìn)。為了實(shí)現(xiàn)增效節(jié)能，工廠必須將注意力集中在生命周期成本，而不是前端的成本費(fèi)用。

    Cantex公司通過改用75 kW、 90 kW 和 110 kW 的ABB傳動(dòng)增強(qiáng)了三臺(tái)螺桿擠塑機(jī)的混料螺桿，從而使產(chǎn)量提高了30%。

   “多數(shù)塑料加工廠可通過采取無成本、低成本以及投資等綜合措施，將能源費(fèi)用降低10%至30%。”加拿大Husky 注塑系統(tǒng)公司工廠計(jì)劃小組經(jīng)理Santiago Archila說。這個(gè)小組專門負(fù)責(zé)工廠效率的改進(jìn)工作，同時(shí)還研究機(jī)器的有效使用，而這也是節(jié)能潛力巨大的一個(gè)重要領(lǐng)域。精簡可行的計(jì)劃，可以減少機(jī)器數(shù)量，節(jié)約更多能源。

    注塑機(jī)生產(chǎn)廠正對(duì)整個(gè)注塑工藝進(jìn)行研究，以期提高能源效率。正確協(xié)調(diào)使用注塑機(jī)、模具和外圍設(shè)備，正確選擇和安裝工藝流程都會(huì)降低能源與材料消耗（如殘次品數(shù)量）。對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化處理，可減少停機(jī)時(shí)間以及減少安裝調(diào)試、加熱和啟動(dòng)階段，縮短高耗能的非生產(chǎn)時(shí)間。在此，不僅模具和機(jī)器的維護(hù)起著重要作用，而且功能性能良好的自動(dòng)化解決方案也會(huì)產(chǎn)生重大影響。

                     

    減少單位產(chǎn)品能耗

    塑料行業(yè)的一個(gè)重要趨勢(shì)是注塑機(jī)從液壓傳動(dòng)轉(zhuǎn)向電傳動(dòng)。瑞典塑料材料和設(shè)備供應(yīng)商Materialdep?n開展了一項(xiàng)研究，比較了每年運(yùn)行相同時(shí)間的160公噸的液壓和電動(dòng)注塑機(jī)。采用電傳動(dòng)的，運(yùn)行成本可以節(jié)省7,000美元。在總運(yùn)行時(shí)間相同的情況下，液壓傳動(dòng)注塑機(jī)耗電16 kWh，而電傳動(dòng)注塑機(jī)僅耗電7 kWh。

    生產(chǎn)工藝方面的另外一大趨勢(shì)是減少浪費(fèi)，這正好是采用機(jī)器人單元的主要優(yōu)點(diǎn)。

    一家日本注塑機(jī)生產(chǎn)廠商TOYO聲稱，采用電傳動(dòng)注塑機(jī)，用戶有望節(jié)省30%至70%的能源。通過比較每年運(yùn)行時(shí)間一樣的80噸液壓和電傳動(dòng)注塑機(jī)，發(fā)現(xiàn)每年可節(jié)約的費(fèi)用（包括液壓油和潤滑油脂成本）高達(dá)4,600美元。液壓注塑機(jī)耗電5.65?kWh，而電傳動(dòng)注塑機(jī)只耗電1.85?kWh。如果推廣到多臺(tái)注塑機(jī)，則節(jié)約力度會(huì)非常大。

    與這個(gè)結(jié)論相關(guān)聯(lián)的是，人們?cè)黾恿藢?duì)電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域扮演角色的認(rèn)識(shí)。例如，Cantex公司是美國聚氯乙烯（PVC）管的主要生產(chǎn)廠商。Cantex采用ABB的工業(yè)傳動(dòng)產(chǎn)品對(duì)工廠18條擠塑生產(chǎn)線中的3條進(jìn)行了升級(jí)改造。擠塑生產(chǎn)線原先采用非ABB產(chǎn)的DC傳動(dòng)。由于采用了75?kW、90?kW 和110?kW 的ABB傳動(dòng)對(duì)三條生產(chǎn)線混料螺桿的電機(jī)進(jìn)行了改造，公司產(chǎn)量提高了30%。

    ABB的 Machine Sync是一個(gè)節(jié)能節(jié)時(shí)的系統(tǒng)，由于機(jī)器人與注塑機(jī)的工作流程部分并行運(yùn)行，因此提高了機(jī)器人的產(chǎn)量。

    減少廢品

    生產(chǎn)工藝方面的另外一大趨勢(shì)是減少廢品，這也正好是采用機(jī)器人工作單元的主要優(yōu)點(diǎn)。國際汽車零部件公司（IAC)是汽車行業(yè)一級(jí)供應(yīng)商，該公司通過使用機(jī)器人成功減少了廢品。在安裝最新的自動(dòng)化工作單元之前，其瑞典Skara的工廠發(fā)運(yùn)給客戶的產(chǎn)品缺陷率為百萬分之一百五十。安裝機(jī)器人后，這個(gè)數(shù)字下降到百萬分之五十，因此成為競(jìng)爭(zhēng)高度激烈的汽車行業(yè)的一大優(yōu)勢(shì)。質(zhì)量改進(jìn)意味著廢品減少，材料浪費(fèi)減少。

    在新加坡第一工程公司，可以找到機(jī)器人提高生產(chǎn)率的另一個(gè)范例。這家公司生產(chǎn)超高精度模具和塑料零件，用于諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器和PC外設(shè)裝置等高技術(shù)產(chǎn)品。自從公司在生產(chǎn)中引進(jìn)了6自由度的ABB 機(jī)器人，產(chǎn)量增加了75%，從每月170,000 件增加到 300,000件。零件質(zhì)量提高了，勞動(dòng)力成本降低了，公司能夠更加有效地利用能源。

    在機(jī)器人動(dòng)作之前，采用ABB的RobotStudio軟件來模擬機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)行動(dòng)作，成為精益制造的范例。

    優(yōu)化周期時(shí)間

    在生產(chǎn)過程中，還有其他節(jié)能方法。例如，ABB的 Machine Sync是一個(gè)節(jié)能節(jié)時(shí)的系統(tǒng)。由于機(jī)器人與注塑機(jī)的工作流程部分并行運(yùn)行，增加了機(jī)器人工作單元的生產(chǎn)產(chǎn)量。當(dāng)塑料零件從模具中取出時(shí)，協(xié)調(diào)好注塑機(jī)的開啟和閉合時(shí)間，就可縮短生產(chǎn)周期，生產(chǎn)更多零件。這種同步還可減少機(jī)器人磨損，有助于避免碰撞。一個(gè)典型的例子涉及IRB 6650機(jī)器人和3000噸注塑機(jī)，生產(chǎn)一個(gè)典型的汽車零件，采用同步早進(jìn)-早閉合功能時(shí)，零件提取時(shí)間可節(jié)省10%。如果推廣到一臺(tái)長年連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，這臺(tái)機(jī)器的零件提取節(jié)約時(shí)間將達(dá)10秒，完整周期時(shí)間為30秒，因此每年可多生產(chǎn)35,000個(gè)零件。

    減輕負(fù)荷

    影響塑料行業(yè)的另外一個(gè)重大趨勢(shì)是汽車行業(yè)都在努力生產(chǎn)重量更輕，耗能更少的汽車。這給汽車行業(yè)及其零部件供應(yīng)商帶來了巨大的挑戰(zhàn)，他們需要從以鋼鐵和鋁材為主的材料轉(zhuǎn)向重量更輕的鎂和塑料復(fù)合材料。

    人們正在探索新技術(shù)，將復(fù)合材料與玻璃纖維、布和金屬等結(jié)合起來，獲得剛性、沖擊強(qiáng)度和抗老化性能都類似于金屬的材料。為了生產(chǎn)這樣的零件，要求使用纖維、金屬和埋入紡織品進(jìn)行加工，還要求具備可控手段使塑料零件在若干個(gè)工序之間移動(dòng)，這些工序涉及到?jīng)_壓機(jī)、成型機(jī)及二次成型等。

    由于整個(gè)過程中零件必須精確定位，所以只有使用6自由度的機(jī)器人才能滿足這些要求。因此，在開發(fā)設(shè)計(jì)精簡和環(huán)境友好型產(chǎn)品領(lǐng)域，6自由度機(jī)器人扮演著關(guān)鍵角色。

    新產(chǎn)品和新方法幫助客戶在超越目標(biāo)的同時(shí)，減少對(duì)環(huán)境的影響。

    精益制造

    激光、水射流或機(jī)械切割用于為模型、熱成型或泡沫零件進(jìn)行清理、除毛刺和鉆孔。這些切割技術(shù)經(jīng)常用于修整汽車內(nèi)飾和外部零件，如地毯、保險(xiǎn)杠和安全氣囊的刻劃工藝以及白色家電和大型零件，如椅子、桶等。做好這些工作仍需大量的反復(fù)試驗(yàn)，既浪費(fèi)能源又報(bào)廢了大量塑料零件。通過對(duì)工藝流程進(jìn)行模擬仿真，所有類似問題都可避免。

    機(jī)器人開始運(yùn)行之前，模擬仿真機(jī)器人動(dòng)作，是精益制造的一個(gè)范例。ABB的RobotStudio軟件可讓應(yīng)用工程師在計(jì)算機(jī)虛擬三維世界，先編制機(jī)器人的動(dòng)作程序，并對(duì)所有步驟進(jìn)行微小修改，然后再把信息直接傳送至機(jī)器人。因此不需要進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，避免由此造成的浪費(fèi)，節(jié)約了材料和能源。

    瑞典公司ABB Kabeldon安裝了一條裝配生產(chǎn)線，制造不同規(guī)格的熔斷器開關(guān)隔離裝置。系統(tǒng)成套商AVT-Specma使用RobotStudio軟件模擬仿真復(fù)雜工藝過程，不僅節(jié)省了大量能源和材料，而且還為系統(tǒng)成套公司及用戶節(jié)約了大量時(shí)間。在將程序裝載到機(jī)器人控制器之前，所有試驗(yàn)都在虛擬環(huán)境中進(jìn)行。

    節(jié)省原材料

    各種形狀和尺寸的塑料零件在涂漆車間完成最終修飾，因此肯定存在節(jié)省能源和減少浪費(fèi)的潛力。噴漆是一道困難的工藝流程，但在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，ABB有著豐富經(jīng)驗(yàn)。采用機(jī)器人可以優(yōu)化整個(gè)噴漆工藝，減少油漆用量。ABB已經(jīng)開發(fā)出噴漆車間使用的空氣再循環(huán)系統(tǒng)和最先進(jìn)的能源節(jié)約工藝，完全符合環(huán)保要求。這種解決方案將空氣再循環(huán)、溶劑處理與能源節(jié)約相結(jié)合，可把新鮮空氣用量減少至十分之一，因而減少了能源消耗。與人工噴漆相比，自動(dòng)化系統(tǒng)可節(jié)省的油漆高達(dá)30%[1]。

    新型非靜電霧化器Robobel021-MINI可將油漆消耗降低30%。它體積小，重量輕，適合小型噴漆機(jī)器人噴涂小型塑料零件。新的噴漆工藝使每個(gè)霧化器的流量增加一倍，因此，可將油漆霧化器和噴漆機(jī)器人的數(shù)量減少一半。噴漆車間占地面積因此可減少50%，噴漆工藝所需時(shí)間也減少了一半，因而可以節(jié)省能源，降低油漆消耗和二氧化碳排放。這些新產(chǎn)品和新方法幫助客戶在超越目標(biāo)的同時(shí)，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的不良影響。

    涉及每個(gè)工藝過程

    生產(chǎn)過程的任何一個(gè)方面，無論是注塑成型、吹塑成型、擠壓成型或是在切割和噴漆等下游工藝的應(yīng)用上，機(jī)器人自動(dòng)化在提高能源效率方面都能夠發(fā)揮它們的作用。因此，無論是優(yōu)化周期，節(jié)省原材料，減少廢次品，還是生產(chǎn)重量更輕的產(chǎn)品等方面，生產(chǎn)塑料制品的每個(gè)工藝步驟都可以節(jié)省能源，堪稱真正的綠色思想。

    備注

    （1）一級(jí)供應(yīng)商指的是向原始設(shè)備制造商直接出售產(chǎn)品的公司，在此所指為汽車制造商。

    （2）去除毛刺是指從鑄造或機(jī)加工零件上去除毛邊（即凸起邊緣）。

    （3）“白色家電”：家用電器產(chǎn)品的統(tǒng)稱。

    圖片

   ★ 在瑞典的Axjo 工廠，IRB 4400正從注塑機(jī)上提取零件，并裝配塑料卷盤。

                  

   ★ 在瑞典Tidaholm的IAC，兩臺(tái)IRB 2400機(jī)器人用于水射流切割汽車內(nèi)飾件。

   ★ ABB的 RobotStudio軟件可讓應(yīng)用工程師在計(jì)算機(jī)上的虛擬三維世界里編制機(jī)器人動(dòng)作程序。
 
               

   ★ 在澳大利亞墨爾本的D&M公司，ABB機(jī)器人在給汽車零件噴漆。

 
                

   ★ 在比利時(shí)的 deSter ，IRB 6650機(jī)器人正從注塑機(jī)上取出湯匙