在当今的环境下，为新产品开发自动化生产策略可能是一场对未知的赌博。准确预测需求曲线几乎是不可能的，这使得获得资金变得困难。现在，我们比以往任何时候都更需要能够使我们的生产能力适应高度动态的市场需求的技术。
这对于传统的装配线来说是很困难的，因为它们只能容纳相对少量的模型变化。当组装过程按顺序排列时，就失去了生产数量或投资时间表方面的真正灵活性。从本质上说，传统的装配线是一种要么全有要么全无的制造策略。
灵活性现在正在成为现实，不仅是在产品变化方面，而且在产量和投资资本方面。科马公司开发了一种名为Smart Cell的组装机架构，可以做到这一点。科马副总裁兼总经理特德•布朗表示:“我们开发了智能电池系统，使产能与市场需求保持一致。这为客户提供了投资灵活性、生产灵活性和产品灵活性。它还提高了上市速度，降低了固定和可变成本。”
Smart Cell本质上是一个大型笛卡尔机器人，具有中央托盘定位系统和两个移动垂直轴，而不是一个。每个机器人手臂都配备了ATI工业自动化公司的工具更换器，因此末端执行器可以在组装过程中连续更换，而不是单一的专用末端执行器，只有在生产新型号时才会更换。末端执行器安装在特殊的，紧凑的工具板，或“鞋盒”，驻留在单元内。Smart Cell可以容纳8个鞋盒工具。
对于两个工具臂，一个总是在工作，而另一个则为序列中的下一步重新配置。生产是连续和不间断的。
“任何装配工具都可以打包到我们的一个工具板中，”Brown说。“你可以安装扣环，下螺栓，插入弹簧，分配液体，挑选和放置零件——任何你需要的。有了智能电池，你只需要设计最终的工具;你不必再设计机器了。”
由于将所有装配功能整合到一个标准化单元中，生产计划人员具有完全的可伸缩性。通过只投资一个单元，生产可以立即开始在一个非常小的设施，合理的生产水平。随着需求的增长，组装商可以简单地增加更多的智能电池以匹配销售。
珀金斯发动机公司已经为其在英格兰彼得伯勒的工厂购买了两套系统。这些机器将用于装配缸盖。
布朗说:“用传统的串行工艺生产缸盖时，需要用不同的机器压紧密封，翻转缸盖，安装进气阀，安装排气阀，翻转缸盖，取出凸轮盖，安装弹簧，装上固位器和夹头，进行泄漏测试，然后重新安装凸轮盖。”“这需要9到12台独立的机器，加上传送带、plc、控制面板和托盘定位器。每台机器都有25秒的循环时间。智能电池用一台机器完成同样的工作只需52到54秒。而且，你只生产一个零件，而不是18到24个零件。”
为了简化布线并充分利用IO-Link技术，Comau使用了来自Balluff的新型气缸位置传感器。将两个传感器组合成一个连接，传感器通过一个连接器为安装在鞋盒工具上的所有气缸提供打开和关闭位置反馈。
使能技术
Comau设计团队面临的一个关键工程挑战是，如何在大量更换工具的情况下实现高生产率和高可靠性。鞋盒工具有多达16个传感器和气动夹具，需要快速和连续的变化。Comau的控制工程师Gary Beebe表示:“我们必须将更换工具的时间缩短到最短，并尽可能多地消除潜在故障点。”为了可靠性和简单性，我们考虑将Profibus传递到鞋盒工具中，但更换工具后的可用时间太长了。”了解到更换工具的时间和可靠性有多重要，就开始寻找一种新技术。Balluff Inc.建议使用一种名为IO-Link的新连接技术。作为Comau现有Profibus网络的透明扩展，IO-Link通过标准电缆实现了与直接位于鞋盒工具上的小型机器安装I/O块的可靠连接。“真正的回报是IO-Link块的启动时间，”Beebe说。IO-Link在一秒钟内启动并运行，没有中断我们的Profibus系统。”
由于更换工具的数量多，传统机械销连接系统的可靠性是一个问题。为了满足这种需求，Balluff开发了一种支持IO-Link的固态非接触式连接系统。通过电感耦合原理，IO-Link耦合器将传感器和IO-Link通信信号通过气隙传递到鞋盒工具。可靠性问题和高磨损的机械销一起被消除了。
为了消除人为错误，需要跟踪工具以确保使用了正确的鞋盒工具。射频识别(RFID)是合乎逻辑的选择。巴鲁夫提供了一个集成IO-Link接口的RFID系统。现在，安装在工具上的RFID标签可以通过系统无缝读取，以确保在鞋盒工具错位的情况下，机器不间断运行。
为了简化布线并充分利用IO-Link技术，Comau使用了来自Balluff的新型气缸位置传感器。Balluff的V-Twin磁场传感器将两个传感器组合成一个连接，通过一个连接器为安装在鞋盒工具上的所有气缸提供打开和关闭位置反馈。
Comau现在拥有强大的高速通信技术，可以可靠地完成Smart Cell系统所需的工具更改数量。
Comau设计团队面临的一个关键挑战是如何在大量更换工具的情况下实现高可靠性。Balluff的IO-Link通过标准电缆实现了与直接位于鞋盒工具上的小型机器安装I/O块的可靠连接。
客户的回报
使用Balluff的IO-Link技术，智能电池在可扩展性和成本方面提供了显著的优势。在生产开始时，制造商可以通过使用单个智能电池来限制他们的投资风险。随着产品需求的增加和资金的可用，可以同时增加更多的智能电池以增加产量。在产品生命周期的末尾，Smart Cells可以通过简单的鞋盒工具更改轻松地用于其他增长中的产品。通过实施智能电池，制造商可以大幅降低成本。与传统的装配线相比，“固定和可变成本减少了40%，占地面积减少了60%，自动化组件的数量减少了75%，”布朗说。
无论以何种标准衡量，这些数字都是令人印象深刻的。
有关智能电池的更多信息，请访问 www.comau.com 或通过Brent.Kelso@comauinc.com联系科马的布伦特·凯尔索。
有关工具更换的更多信息，请访问 www.ati-ia.com 或拨打919-772-0115。
有关IO-Link产品的更多信息，请访问 www.balluff.com/iolink 或拨打800-543-8390。
