以機器人為基礎的自動化幫助塑料工業實現增效節能

增效節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。同時也意味企業必須樹立目標和明確方向，能源消耗必須進行計量，以求得不斷改進。為了實現增效節能，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用。

Cantex公司通過改用75 kW、 90 kW 和 110 kW 的ABB傳動增強了三臺螺桿擠塑機的混料螺桿，從而使產量提高了30%。

“多數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，將能源費用降低10%至30%。”加拿大Husky 注塑系統公司工廠計劃小組經理Santiago Archila說。這個小組專門負責工廠效率的改進工作，同時還研究機器的有效使用，而這也是節能潛力巨大的一個重要領域。精簡可行的計劃，可以減少機器數量，節約更多能源。

注塑機生產廠正對整個注塑工藝進行研究，以期提高能源效率。正確協調使用注塑機、模具和外圍設備，正確選擇和安裝工藝流程都會降低能源與材料消耗（如殘次品數量）。對工藝進行優化處理，可減少停機時間以及減少安裝調試、加熱和啟動階段，縮短高耗能的非生產時間。在此，不僅模具和機器的維護起著重要作用，而且功能性能良好的自動化解決方案也會產生重大影響。

減少單位產品能耗

塑料行業的一個重要趨勢是注塑機從液壓傳動轉向電傳動。瑞典塑料材料和設備供應商Materialdepån開展了一項研究，比較了每年運行相同時間的160公噸的液壓和電動注塑機。采用電傳動的，運行成本可以節省7,000美元。在總運行時間相同的情況下，液壓傳動注塑機耗電16 kWh，而電傳動注塑機僅耗電7 kWh。

生產工藝方面的另外一大趨勢是減少浪費，這正好是采用機器人單元的主要優點。

一家日本注塑機生產廠商TOYO聲稱，采用電傳動注塑機，用戶有望節省30%至70%的能源。通過比較每年運行時間一樣的80噸液壓和電傳動注塑機，發現每年可節約的費用（包括液壓油和潤滑油脂成本）高達4,600美元。液壓注塑機耗電5.65 kWh，而電傳動注塑機只耗電1.85 kWh。如果推廣到多臺注塑機，則節約力度會非常大。

與這個結論相關聯的是，人們增加了對電機在工業領域扮演角色的認識。例如，Cantex公司是美國聚氯乙烯（PVC）管的主要生產廠商。Cantex采用ABB的工業傳動產品對工廠18條擠塑生產線中的3條進行了升級改造。擠塑生產線原先采用非ABB產的DC傳動。由于采用了75 kW、90 kW 和110 kW 的ABB傳動對三條生產線混料螺桿的電機進行了改造，公司產量提高了30%。

ABB的 Machine Sync是一個節能節時的系統，由于機器人與注塑機的工作流程部分并行運行，因此提高了機器人的產量。

減少廢品

生產工藝方面的另外一大趨勢是減少廢品，這也正好是采用機器人工作單元的主要優點。國際汽車零部件公司（IAC)是汽車行業一級供應商，該公司通過使用機器人成功減少了廢品。在安裝最新的自動化工作單元之前，其瑞典Skara的工廠發運給客戶的產品缺陷率為百萬分之一百五十。安裝機器人后，這個數字下降到百萬分之五十，因此成為競爭高度激烈的汽車行業的一大優勢。質量改進意味著廢品減少，材料浪費減少。

“像瑞典這樣一個高成本國家，要在世界市場上進行競爭，我們不得不盡量提高效率。機器人恰好改善了效率、質量和并增強了我們對產品的信心。在我們這個行業，機器人是必備的?！盜AC Skara工廠經理Steve Hammond如是說。

在新加坡第一工程公司，可以找到機器人提高生產率的另一個范例。這家公司生產超高精度模具和塑料零件，用于諸如硬盤驅動器和PC外設裝置等高技術產品。自從公司在生產中引進了6自由度的ABB 機器人，產量增加了75%，從每月170,000 件增加到 300,000件。零件質量提高了，勞動力成本降低了，公司能夠更加有效地利用能源。

在機器人動作之前，采用ABB的RobotStudio軟件來模擬機器人的實際運行動作，成為精益制造的范例。

優化周期時間

在生產過程中，還有其他節能方法。例如，ABB的 Machine Sync是一個節能節時的系統。由于機器人與注塑機的工作流程部分并行運行，增加了機器人工作單元的生產產量。當塑料零件從模具中取出時，協調好注塑機的開啟和閉合時間，就可縮短生產周期，生產更多零件。這種同步還可減少機器人磨損，有助于避免碰撞。一個典型的例子涉及IRB 6650機器人和3000噸注塑機，生產一個典型的汽車零件，采用同步早進-早閉合功能時，零件提取時間可節省10%。如果推廣到一臺長年連續運轉的機器，這臺機器的零件提取節約時間將達10秒，完整周期時間為30秒，因此每年可多生產35,000個零件。

減輕負荷

影響塑料行業的另外一個重大趨勢是汽車行業都在努力生產重量更輕，耗能更少的汽車。這給汽車行業及其零部件供應商帶來了巨大的挑戰，他們需要從以鋼鐵和鋁材為主的材料轉向重量更輕的鎂和塑料復合材料。

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

由于整個過程中零件必須精確定位，所以只有使用6自由度的機器人才能滿足這些要求。因此，在開發設計精簡和環境友好型產品領域，6自由度機器人扮演著關鍵角色。

新產品和新方法幫助客戶在超越目標的同時，減少對環境的影響。

精益制造

激光、水射流或機械切割用于為模型、熱成型或泡沫零件進行清理、除毛刺和鉆孔。這些切割技術經常用于修整汽車內飾和外部零件，如地毯、保險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試驗，既浪費能源又報廢了大量塑料零件。通過對工藝流程進行模擬仿真，所有類似問題都可避免。

機器人開始運行之前，模擬仿真機器人動作，是精益制造的一個范例。ABB的RobotStudio軟件可讓應用工程師在計算機虛擬三維世界，先編制機器人的動作程序，并對所有步驟進行微小修改，然后再把信息直接傳送至機器人。因此不需要進行反復試驗，避免由此造成的浪費，節約了材料和能源。

瑞典公司ABB Kabeldon安裝了一條裝配生產線，制造不同規格的熔斷器開關隔離裝置。系統成套商AVT-Specma使用RobotStudio軟件模擬仿真復雜工藝過程，不僅節省了大量能源和材料，而且還為系統成套公司及用戶節約了大量時間。在將程序裝載到機器人控制器之前，所有試驗都在虛擬環境中進行。

節省原材料

各種形狀和尺寸的塑料零件在涂漆車間完成最終修飾，因此肯定存在節省能源和減少浪費的潛力。噴漆是一道困難的工藝流程，但在這個領域內，ABB有著豐富經驗。采用機器人可以優化整個噴漆工藝，減少油漆用量。ABB已經開發出噴漆車間使用的空氣再循環系統和最先進的能源節約工藝，完全符合環保要求。這種解決方案將空氣再循環、溶劑處理與能源節約相結合，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，自動化系統可節省的油漆高達30%。

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，適合小型噴漆機器人噴涂小型塑料零件。新的噴漆工藝使每個霧化器的流量增加一倍，因此，可將油漆霧化器和噴漆機器人的數量減少一半。噴漆車間占地面積因此可減少50%，噴漆工藝所需時間也減少了一半，因而可以節省能源，降低油漆消耗和二氧化碳排放。這些新產品和新方法幫助客戶在超越目標的同時，同時減少對環境的不良影響。

涉及每個工藝過程

生產過程的任何一個方面，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用上，機器人自動化在提高能源效率方面都能夠發揮它們的作用。因此，無論是優化周期，節省原材料，減少廢次品，還是生產重量更輕的產品等方面，生產塑料制品的每個工藝步驟都可以節省能源，堪稱真正的綠色思想。