ربات ها در صنعت تزریق پلاستیک

ربات های صنعتی

امروزه با گسترش تکنولوژی و نیاز تولیدکنندگان به بهینه سازی فرآیند تولید، استفاده از ربات های صنعتی در تولید قطعات پلاستیکی به روش تزریق بسیار متداول شده است. از این ربات های صنعتی در اصطلاح (Pick-and-place) به منظور قرار دادن قطعات ( اینسرت، لیبل و … ) درون قالب و یا برداشتن محصول و قرار دادن آن بر روی کانوایر استفاده میشود.

در تولید محصولات با ابعاد و اندازه های دقیق با پلیمرهای حساس به ضربه (که پران به روش سنتی ممکن است منجر به تغییر شکل و تغییر ابعادی محصول شود) به کارگیری ربات ها برای برداشتن محصولات از روی قالب به تولید کنندگان مزایایی نسبت به دیگر رقبا میدهد تا بتوانند کیفیت و سرعت تولید محصول را به طور چشمگیری افزایش دهند.

استفاده از ربات ها در دنیای صنعت پلاستیک امروز به امری عادی و گاه ضروری درآمده و به طور چشمگیری در حال توسعه است. صنعت تولید قطعات پلاستیکی و بخصوص تزریق پلاستیک از این امر بی بهره نبوده است. این امر به دلیل مزایایی که دارد باعث شده است تا تولیدکنندگان در خط تولید خود از ربات های صنعتی استفاده کنند .

مزایای ربات در صنعت پلاستیک :

• افزایش بازده
• کاهش سیکل تولید
• کاهش ضایعات
• بهبود کیفیت
• خطرات کمتر

نحوه ی عملکرد ربات های صنعتی اینگونه است که بر روی دستگاه نصب شده و دارای بازوهایی می باشد که در جهت محورهای مختصات حرکت می کند و آنها همچنین توان حرکتی دورانی را دارا هستند . در انتهای بازوی ربات قسمتی برای برداشتن قطعه وجود دارد که معمولا با ایجاد مکش در چند نقطه از قطعه و یا گرفتن قطعه با انبر، آن را نگه داشته و از درون قالب بیرون می آورد و بر روی نوار نقاله قرار می دهد. هر ربات ممکن است به دو تا چند بازو مجهز باشد که توان حرکت در جهات مختلف را به آن می دهد.

حرکت بازوها در ربات های صنعتی معمولا توسط جک های پنوماتیکی و یا توسط سروو موتور صورت می پذیرد که بسته به توان مصرفی و نوع قطعه و سرعت باز و بسته شدن قالب، نوع محرک بازوها تعیین می شود .

عملکرد بهینه ربات های صنعتی به نحوی است که در پروسه ی تولید قطعات IML  ناگزیر به استفاده از ربات های صنعتی هستیم. گذاشتن لیبل درون قالب و برداشتن قطعه تولید شده در این روش به صورت اتوماسیون و به سرعت صورت می پذیرد.ربات ها به پی ال سی دستگاه متصل می گردند و از طریق یک کنترلر هر یک از حرکت های بازوها هم به صورت دستی و هم به صورت اتوماتیک قابل کنترل خواهد بود.

کنترل کننده ربات

انواع ربات در صنعت تزریق پلاستیک

• ربات ساید: این محصول یک ربات قطعه بردار و گذار،برای دستگاه تزریق پلاستیک است که با دقت و سرعت بالا یک یا چند قطعه را از محل مشخص برداشته و داخل قالب قرار داده و قطعات تزریق شده را از داخل قالب به ایستگاه کنترل کیفیت و سپس بسته بندی تحویل می دهد.به طور خلاصه فرآیند تزریق پلاستیک را به صورت کاملا اتوماسیون انجام می دهد.
• ربات پنج محور سرو
• ربات سه محور سرو مخصوص قطعات بزرگ
• ربات سه محور سرو
• ربات تک محور سرو
• ربات دو محور سرو

کاربرد ربات های صنعتی در فرآیند تزریق پلاستیک:

فرآیند تزریق پلاستیک روشی برای ساخت محصولات پلیمری است که در آن حجم زیادی از محصولات با شکل یکسان در یک سیکل به طور تکراری تولید می شوند. همین تکراری بودن فرآیند موجب محبوبیت ربات های صنعتی در این صنعت شده است به طوریکه میتوانند بارها و بارها یک عملیات را بدون خطا و با دقت بالا انجام دهند.

از ربات ها، بجز برای برداشتن قطعه از درون قالب، برای جابجایی، جدا نمودن سیستم راهگاه و حتی بسته بندی نیز استفاده می گردد. همچنین در تزریق قطعات دو رنگ نیاز به دوبار تزریق پشت سر هم می باشد که پس از مرحله اول، وظیفه جایگذاری قطعه در محل تزریق دوم بر عهده ربات ها می باشد. از ربات ها همچنین در تولید قطعات تزریق بادی، بادکن پت استفاده می گردد که این نوع ربات ها بیشتر به صورت تک محوره و برای بیرون آوردن قطعه استفاده می گردد.

ربات قطعه بردار:

یکی از رایج ترین کاربردهای رباتیک در برداشتن محصول نهایی از روی قالب و قرار دادن آن بر روی مقصد مورد نظر میباشد. این امر بخصوص در محصولات تزریق شده با مواد شکننده و آسیب پذیر مثل لوازم خانگی ، محصولات با تلورانس ابعادی دقیق مثل قطعات پزشکی و قطعات سنگین مانند قطعات خودرویی بسیار مورد توجه است. استفاده از روشهای سنتی در این حوزه ممکن است بسیار زمانبر، ریسک پذیر و پرهزینه باشد، به همین دلیل بکارگیری ربات های صنعتی میتواند بسیار چاره ساز باشد.

Overmolding

در تولید به روش  Overmolding دو یا چند بخش مجزای محصول به طور جداگانه در دستگاههای مجزا تزریق میشود به عبارتی دیگر قسمتی از محصول نهایی در یک دستگاه تزریق شده، سپس ربات محصول را از یک قالب به قالب بعدی منتقل کرده و بخش دیگری از محصول تزریق میشود و این عمل با توجه به طراحی محصول میتواند تا چندین مرحله ادامه پیدا کند.

به دلیل حساسیت زیاد و  بسیار دقیق محل قرارگیری محصول درون قالب ، جابجایی محصول از یک قالب به قالب دیگر و تکرار این کار در هر سیکل تولید و تامین سرعت مورد نیاز برای انجام آن، تنها توسط ربات ها امکانپذیر است. این روش میتواند موجب کاهش هزینه اپراتوری در تولید و مونتاژ، افزایش کیفیت محصول و افزایش سرعت تولید شود.

ربات لیبل زن IML

یکی دیگر از موارد پرکاربرد، استفاده از ربات های در لیبل های IML است. در فرآیند تولید ظروف به روش IML، ابتدا لیبل تولید شده با مواد پلیمری مشابه و یا سازگار با مواد ظرف توسط ربات به داخل قالب منتقل شده و سپس فرآیند تزریق و یا اکسترود مواد پلاستیکی صورت می گیرد. بدین ترتیب به کمک این روش مواد مذاب، لیبل و ظرف پلاستیکی با یکدیگر یکپارچه می شوند، به نحوی که دیگر به هیچ وجه نمی‌توان لیبل را از بدنه ظرف جدا کرد.

تفاوت ‌اصلی ‌بین ‌لیبل‌های ‌متداول ‌و ‌لیبل‌های IML ‌این ‌است ‌که ‌لیبل‌های متداول بر ‌روی ‌سطح ‌ظرف ‌پلاستیکی ‌قرار ‌می‌گیرد ‌ولی ‌لیبل ‌IML ‌به ‌بخشی ‌از ‌دیواره ‌ظرف ‌تبدیل ‌می‌شود.

در سالهای قبل به منظور کاهش خطرات زیست محیطی ناشی از تولید فرآورده های پلیمری، بازیابی ضایعات ناشی از تولید و یا محصولات تولید شده معیوب توسط ربات به یکی از مسائل روز دنیا مبدل شده است. بعد از تزریق پلیمر مذاب درون کویته های قالب و سرد شدن محصول نهایی به همراه اسپرو و راهگاه توسط کانالهای خنک کاری، دو کف قالب از هم باز شده و ربات ها قبل از عملیات پران راهگاه و اسپرو را از محصول نهایی جدا کرده و درون دستگاه های گرانول ساز قرار میدهد.

استفاده از این روش میتواند امکان بازیابی ضایعات ناشی از تولید را بدون دخالت اپراتور و به شکل اتوماتیک فراهم آورد ، میتواند موجب افزایش سرعت تولید، افزایش کیفیت ظاهری محصول و عدم نیاز به بکارگیری سیستم های راهگاه گرم و در نهایت کاهش بهای تمام شده محصول شود .

– انواع ربات های صنعتی در صنعت تزریق پلاستیک

ربات های ایستا بیشترین استفاده را در صنعت دارند که در ادامه آنها را مورد بررسی قرار می دهیم.

بطور کلی ربات های ایستا به ۶ گروه تقسیم بندی می گردند :

۱- ربات کارتزین (گانتری)

ربات های کارتزین به ربات های صنعتی ای گفته می شود که دارای سه محور اصلی بوده و به صورت خطی در سه جهت X,Y,Z جابجا می شوند. فضای کاری این نوع ربات، یک مستطیل می باشد. ربات های تزریق پلاستیک نیز در گروه ربات های کارتزین جای می گیرند که حرکت آنها به صورت پنوماتیکی یا به واسطه وجود سروو موتورها صورت می پذیرد. این ربات ها، با توجه به نیاز کاربر پیچیدگی عملیات، میتوانند تا ۶ محور نیز ساخته شوند و همچنین حرکت دورانی نیز داشته باشند.

۲- ربات های بازویی

این نوع ربات ها، بازوهایی با مفاصل دوار می باشند که حداقل از دو مفصل تشکیل شده و با توجه به پیچیدگی عملیات نیز، ساخت این نوع ربات های صنعتی تا ۱۰ مفصل نیز امکانپذیر است. از این ربات ها درصنایعی مانند صنعت خودروسازی جهت جابجایی قطعات، جوشکاری، رنگ آمیزی و … استفاده می گردد.

۳- ربات های اسکارا

این گروه از ربات ها دارای بازویی بوده که این بازو از دو لینک تشکیل شده که  در محور X,Y  حرکت کرده و در محور Z ثابت است. البته قسمت گریپر این ربات می تواند در جهت Z نیز حرکت کند. یعنی فضای کاری این نوع ربات به شکل یک استوانه می باشد. ربات های صنعتی اسکارا در صنعت برای مونتاژ قطعات برد ها و یا منطبق کردن قطعات استوانه ای در داخل سوراخ های مشخص استفاده می گردند.

۴- ربات های موازی

ربات موازی، یک سیستم مکانیکی است که از چندین زنجیره کنترل شده برای پشتیبانی از یک پلت فرم منفرد استفاده می کند. ربات موازی می تواند دارای شش محرک خطی باشد. از این ربات های صنعتی برای شبیه سازی پرواز یا اتومبیل در صنعت استفاده می شود. فضای کاری این نوع ربات نیز یک نیم کره می باشد.

۵- ربات های استوانه ای

همان طور که از نام این ربات مشخص است، فضای کاری این ربات را یک استوانه تشکیل می دهد. به این شکل که ربات دارای یک محور ثابت است که حول این محور حرکت خطی و دورانی انجام می دهد. از این ربات جهت جوشکاری نقطه ای، عملیات مونتاژ و … استفاده می گردد.

۶- ربات های کروی

فضای کاری این گونه ربات یک کره می باشد. این ربات دارای دو محور دوار و یک محور خطی بوده که بسته به پیچیدگی عملیات میتواند محور های بیشتری را پشتیبانی کند. در صنعت نیز برای جابجایی قطعات، عملیات مونتاژ و … از آنها استفاده می گردد.