哈默：完美的自动化

---

22 年前，哈默公司开始为其五轴加工中心开发自己的自动化解决方案。从那时起，很多事情都发生了变化：重点不再是减少设置时间，而是要实现更长的自动化生产运行时间，数字化正在产生更多的冲击力。然而，哈默的基本理念一如既往：由同一个供应商来提供完整的解决方案包 —— 从工厂的初始草案到超越保证期的服务。

1998 年，时任贝托特·哈默机械制造股份公司监事会主席的迪特玛·哈默(Dietmar Hermle)先生为来自高斯海姆的五轴加工中心制定了基本的自动化计划，这个方案后来逐渐衍生为一个涵盖范围颇广的自动化项目：他要求提供专有的解决方案，使得哈默公司能够满足客户从初始设计到超越保修期的服务的所有要求。

 

HLS 哈默系统技术集团公司(HLS Hermle Systemtechnik GmbH)的首席执行官盖尔德·绍普(Gerd Schorpp)先生回忆起当时从董事会主席那里得到的委托：“一站式服务，没有第三方介入。”

 

在此基础上，绍普成立了一家子公司，负责设计和提供个性化的解决方案，以及全自动零部件制造的集成式机器人工厂。

 

如今，那个创举明显被证明是成功的，这位 CEO 指出：“我们最初只有 6 名员工，而现在我们有近 100 名”。

 

起初，我们的目标是减少设置时间。"为了实现与主要生产运行并行的设置，我们在哈默公司开发了第一台托盘交换系统，"  绍普说。当一个零件正在加工时，用户可以设置并安装上另一个零件。一旦第一个零件完成，系统就会马上切换托盘，这样机床就可以在很短的时间内开始下一个加工循环。

 

“用户看到了原理的可行性，于是我们继续进行下一步工作。既然对两个托盘有效，为什么不能对多个托盘有效呢？因此，我们通过增加存储模块来增强我们的托盘交换系统。” 盖尔德·绍普说。

 

现在，系统可以处理 18 个托盘，而不是只有两个托盘，这大大增加了这些精密机床的运行时间。

 

▲ 配备了双抓手的机器人可以同时处理毛坯和成品工件，不需要切换抓手。

 

进入“超级联赛”

 

对于托盘交换系统，哈默公司的重点是最大限度的自动化灵活性。"我们并不是要节省每一秒钟，而是要尽可能的灵活、柔性"，绍普解释道。但为了最大限度地提高生产率，必须专注于另一个原则：15 年前，哈默公司引入了第一个机器人系统，加入了自动化领域的 “超级联赛”。

 

“从一开始，我们就认识到系统中立性的重要性，这是我们的托盘交换系统所不具备的。换句话说，我们要求机器人系统能够兼容几乎所有型号的哈默机床。” 这位 HLS的 CEO 解释道。

 

在使用机器人系统的地方，会产生自主运行时间，因为与简单的托盘交换系统相比，机器人可以处理零件、刀具，以及托盘。“而这一技术诀窍是我们在早期阶段就与市场上的其他产品区别开来的秘密武器。”  盖尔德·绍普透露。

 

然而，这并没有使托盘交换系统变得多余， “特别是对于大型和重型工件，仍然没有其他选择。” 快速灵活的机器人可以处理重达 420 公斤的工件，而 PW 3000托盘交换系统则可以应对重达 3 吨的工件。这款交换系统是专门为哈默的 C 52 U 和 C 62 U 系列机型设计的。

 

▲ PW 3000 托盘交换系统与卓越性能产品线的 C 62 U 五轴加工中心相结合，可移动重达 3 吨的工件。

 

托盘交换系统的范围与主要产品系列同步扩大 —— 一旦有新的机型进入市场，相应的托盘交换系统也会现身。在早期，这似乎是顺理成章的事情，然而，当机型系列基本齐全的时候，同时竞争者也在迎头赶上。第三方自动化解决方案开始充斥市场。

 

“尽管这些供应商无法与我们的主张相提并论 —— 由单一供应商来提供完整配套和服务 —— 但我们不得不应对不断上升的降低成本的压力。” 绍普解释说。

 

准备实施新的方法

 

为了给客户提供一个经济实惠的进入自动化世界的机会，哈默公司寻求一种能与多台机床兼容的解决方案，从而能有效地进行大批量生产。进一步的具体要求是提供更多的托盘空间和直观化的操作。此外，加工中心要保持接触便捷性，以便用户也可以根据各自的需求进行手动操作。

 

“这一点很重要，这样就可以加工对作业系统来说太重的坯料。因为关于零件重量的限制因素始终是自动化系统，而不是我们的机床。” 绍普强调说。2017年，HS flex 系统首发面世。

 

这种灵活的作业系统与哈默的六种机型兼容，因此它的制造成本可以比传统的托盘交换系统低一些。它在货架式布局中提供一个或两个存储模块，最多可容纳 40 个托盘。HS flex 自动化系统适配在相应的加工中心的前方位置，这是由龙门式设计所决定的。

 

起初，这种布置引起了一些客户的疑虑。“一开始有些用户担心会对人工操作的工作区域限制太多。但事实上，中间的空间是足够的，到目前为止，通过实际演示，所有客户都被说服了。” 在设定区域和自动模式区域之间的通道，用双扇门来阻隔人员的进入。

 

哈默公司对哈默自动化控制系统(HACS)进行了编程，以提供直观的操作和控制。该软件可以提前计算运行时间和刀具使用情况，还可以提供系统、工作计划、托盘、任务、刀具等方面的总览。” 我们设计 HACS 是为了减少组织性停机时间，” 绍普补充道。

 

自动化系列的最新成员是 HS flex heavy 作业系统。这套系统于 2020 年推出，可处理重量达 1200 公斤的零件，并可用来自动化四款哈默机床，其中首次包括了的 C 650 机型。

 

虽然托盘交换系统可以处理更大的重量，但它们已经不完全符合当前的理念了。“使用托盘交换系统的主要目的是在主要运行操作的同时优化设置。不过近年来，生产效率已经成为一个突出的因素。

 

因此，现在的目标是建立不需要操作员干预的自主运行。而这一点，我们只能通过灵活柔性的系统和大量的存储容量来实现，” 盖尔德·绍普解释说。

 

到底是 HS flex heavy 系统还是机器人系统更合理，这个问题要根据具体情况来回答。因为一个机器人可以为多台加工中心服务，使得建立互相连接的车间区域成为可能。

 

“将这样的系统与相应的模具存储和托盘存储单元相结合，使我们能够显著提高产能。另外，这套作业系统和机器人系统实现了每年 5000 到 7000 小时之间的运行时间，据此，机器人系统涉及的人力大大减少了，” 绍普指出。

 

▲ 通过开发 HS flex heavy 系统，实现了 C 650 的自动化。

 

个性化和高柔性

 

目前 HLS 的机器人解决方案范围涵盖了用于小型托盘和零件的机器人系统(RS 05-2)到运输重量为 420 公斤的 RS 3 系统。

 

由于抓手是可更换的，机器人既可以处理托盘，也可以处理工件和坯料，并在模具中保持准备状态。

 

▲ RS 3 机器人系统实现了 C 32 U 的自动化，可以处理重达 420 公斤的工件。

 

“我们的客户可以在不需要更多人力的情况下提高他们的生产深度和产能 —— 在人口动态变化和专业工人短缺的时代，尤其是在当前新型冠状病毒危机的大背景下，这两者都是有说服力的论据。” 绍普强调说。

 

工厂是根据客户的具体要求定制的，它通过 Soflex 控制工具进行操作。“如果一个机器人必须与三台以上的机床互动，我们就会采用一个线性轴。这样就可以有足够的运动自由度，而测量机和清洁单元也可以集成到自动化系统中。"

 

▲ 直线型连接：一个机器人服务于多台五轴加工中心，从而保证了高生产率和灵活性。

 

未来，在工件和刀具处理领域将有更多的灵活性和自主性，自动化不再局限于设定站，现在已经超越了直接的加工过程：无人驾驶运输系统自主地提供工件或刀具，托盘由机器人装入，最后由机器人运送成品零件。

 

正如绍普所指出的那样：“网络化系统和数字化在这里扮演着重要角色。ERP 系统为机器人控制系统提供订单和最后期限的信息，我们的软件负责将任务分配给各台机床，并通过工厂控制系统订购原材料，而运输管理系统则确保材料的及时交付。所以，几个层面必须相互整合。”

 

哈默已经开展了下一步的工作，面向未来。在一家制造厂的车间里，哈默公司已经将机器人设备与无人驾驶运输系统连接起来了，这样可以自动地提供工件和刀具 —— 在精准的时间内。

 

▲ 适配在 C 22 U 加工中心侧面的 RS 05-2 机器人系统为人工操作留下了充足的空间。