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22 年前，哈默公司開始為其五軸加工中心開發自己的自動化解決方案。從那時起，很多事情都發生了變化：重點不再是減少設置時間，而是要實現更長的自動化生產運行時間，數字化正在產生更多的沖擊力。然而，哈默的基本理念一如既往：由同一個供應商來提供完整的解決方案包 —— 從工廠的初始草案到超越保證期的服務。

1998 年，時任貝托特·哈默機械制造股份公司監事會主席的迪特瑪·哈默(Dietmar Hermle)先生為來自高斯海姆的五軸加工中心制定了基本的自動化計劃，這個方案后來逐漸衍生為一個涵蓋范圍頗廣的自動化項目：他要求提供專有的解決方案，使得哈默公司能夠滿足客戶從初始設計到超越保修期的服務的所有要求。

 

HLS 哈默系統技術集團公司(HLS Hermle Systemtechnik GmbH)的首席執行官蓋爾德·紹普(Gerd Schorpp)先生回憶起當時從董事會主席那里得到的委托：“一站式服務，沒有第三方介入。”

 

在此基礎上，紹普成立了一家子公司，負責設計和提供個性化的解決方案，以及全自動零部件制造的集成式機器人工廠。

 

如今，那個創舉明顯被證明是成功的，這位 CEO 指出：“我們最初只有 6 名員工，而現在我們有近 100 名”。

 

起初，我們的目標是減少設置時間。"為了實現與主要生產運行并行的設置，我們在哈默公司開發了第一臺托盤交換系統，"  紹普說。當一個零件正在加工時，用戶可以設置并安裝上另一個零件。一旦第一個零件完成，系統就會馬上切換托盤，這樣機床就可以在很短的時間內開始下一個加工循環。

 

“用戶看到了原理的可行性，于是我們繼續進行下一步工作。既然對兩個托盤有效，為什么不能對多個托盤有效呢？因此，我們通過增加存儲模塊來增強我們的托盤交換系統。” 蓋爾德·紹普說。

 

現在，系統可以處理 18 個托盤，而不是只有兩個托盤，這大大增加了這些精密機床的運行時間。

 

▲ 配備了雙抓手的機器人可以同時處理毛坯和成品工件，不需要切換抓手。

 

進入“超級聯賽”

 

對于托盤交換系統，哈默公司的重點是最大限度的自動化靈活性。"我們并不是要節省每一秒鐘，而是要盡可能的靈活、柔性"，紹普解釋道。但為了最大限度地提高生產率，必須專注于另一個原則：15 年前，哈默公司引入了第一個機器人系統，加入了自動化領域的 “超級聯賽”。

 

“從一開始，我們就認識到系統中立性的重要性，這是我們的托盤交換系統所不具備的。換句話說，我們要求機器人系統能夠兼容幾乎所有型號的哈默機床。” 這位 HLS的 CEO 解釋道。

 

在使用機器人系統的地方，會產生自主運行時間，因為與簡單的托盤交換系統相比，機器人可以處理零件、刀具，以及托盤。“而這一技術訣竅是我們在早期階段就與市場上的其他產品區別開來的秘密武器。”  蓋爾德·紹普透露。

 

然而，這并沒有使托盤交換系統變得多余， “特別是對于大型和重型工件，仍然沒有其他選擇。” 快速靈活的機器人可以處理重達 420 公斤的工件，而 PW 3000托盤交換系統則可以應對重達 3 噸的工件。這款交換系統是專門為哈默的 C 52 U 和 C 62 U 系列機型設計的。

 

▲ PW 3000 托盤交換系統與卓越性能產品線的 C 62 U 五軸加工中心相結合，可移動重達 3 噸的工件。

 

托盤交換系統的范圍與主要產品系列同步擴大 —— 一旦有新的機型進入市場，相應的托盤交換系統也會現身。在早期，這似乎是順理成章的事情，然而，當機型系列基本齊全的時候，同時競爭者也在迎頭趕上。第三方自動化解決方案開始充斥市場。

 

“盡管這些供應商無法與我們的主張相提并論 —— 由單一供應商來提供完整配套和服務 —— 但我們不得不應對不斷上升的降低成本的壓力。” 紹普解釋說。

 

準備實施新的方法

 

為了給客戶提供一個經濟實惠的進入自動化世界的機會，哈默公司尋求一種能與多臺機床兼容的解決方案，從而能有效地進行大批量生產。進一步的具體要求是提供更多的托盤空間和直觀化的操作。此外，加工中心要保持接觸便捷性，以便用戶也可以根據各自的需求進行手動操作。

 

“這一點很重要，這樣就可以加工對作業系統來說太重的坯料。因為關于零件重量的限制因素始終是自動化系統，而不是我們的機床。” 紹普強調說。2017年，HS flex 系統首發面世。

 

這種靈活的作業系統與哈默的六種機型兼容，因此它的制造成本可以比傳統的托盤交換系統低一些。它在貨架式布局中提供一個或兩個存儲模塊，最多可容納 40 個托盤。HS flex 自動化系統適配在相應的加工中心的前方位置，這是由龍門式設計所決定的。

 

起初，這種布置引起了一些客戶的疑慮。“一開始有些用戶擔心會對人工操作的工作區域限制太多。但事實上，中間的空間是足夠的，到目前為止，通過實際演示，所有客戶都被說服了。” 在設定區域和自動模式區域之間的通道，用雙扇門來阻隔人員的進入。

 

哈默公司對哈默自動化控制系統(HACS)進行了編程，以提供直觀的操作和控制。該軟件可以提前計算運行時間和刀具使用情況，還可以提供系統、工作計劃、托盤、任務、刀具等方面的總覽。” 我們設計 HACS 是為了減少組織性停機時間，” 紹普補充道。

 

自動化系列的最新成員是 HS flex heavy 作業系統。這套系統于 2020 年推出，可處理重量達 1200 公斤的零件，并可用來自動化四款哈默機床，其中首次包括了的 C 650 機型。

 

雖然托盤交換系統可以處理更大的重量，但它們已經不完全符合當前的理念了。“使用托盤交換系統的主要目的是在主要運行操作的同時優化設置。不過近年來，生產效率已經成為一個突出的因素。

 

因此，現在的目標是建立不需要操作員干預的自主運行。而這一點，我們只能通過靈活柔性的系統和大量的存儲容量來實現，” 蓋爾德·紹普解釋說。

 

到底是 HS flex heavy 系統還是機器人系統更合理，這個問題要根據具體情況來回答。因為一個機器人可以為多臺加工中心服務，使得建立互相連接的車間區域成為可能。

 

“將這樣的系統與相應的模具存儲和托盤存儲單元相結合，使我們能夠顯著提高產能。另外，這套作業系統和機器人系統實現了每年 5000 到 7000 小時之間的運行時間，據此，機器人系統涉及的人力大大減少了，” 紹普指出。

 

▲ 通過開發 HS flex heavy 系統，實現了 C 650 的自動化。

 

個性化和高柔性

 

目前 HLS 的機器人解決方案范圍涵蓋了用于小型托盤和零件的機器人系統(RS 05-2)到運輸重量為 420 公斤的 RS 3 系統。

 

由于抓手是可更換的，機器人既可以處理托盤，也可以處理工件和坯料，并在模具中保持準備狀態。

 

▲ RS 3 機器人系統實現了 C 32 U 的自動化，可以處理重達 420 公斤的工件。

 

“我們的客戶可以在不需要更多人力的情況下提高他們的生產深度和產能 —— 在人口動態變化和專業工人短缺的時代，尤其是在當前新型冠狀病毒危機的大背景下，這兩者都是有說服力的論據。” 紹普強調說。

 

工廠是根據客戶的具體要求定制的，它通過 Soflex 控制工具進行操作。“如果一個機器人必須與三臺以上的機床互動，我們就會采用一個線性軸。這樣就可以有足夠的運動自由度，而測量機和清潔單元也可以集成到自動化系統中。"

 

▲ 直線型連接：一個機器人服務于多臺五軸加工中心，從而保證了高生產率和靈活性。

 

未來，在工件和刀具處理領域將有更多的靈活性和自主性，自動化不再局限于設定站，現在已經超越了直接的加工過程：無人駕駛運輸系統自主地提供工件或刀具，托盤由機器人裝入，最后由機器人運送成品零件。

 

正如紹普所指出的那樣：“網絡化系統和數字化在這里扮演著重要角色。ERP 系統為機器人控制系統提供訂單和最后期限的信息，我們的軟件負責將任務分配給各臺機床，并通過工廠控制系統訂購原材料，而運輸管理系統則確保材料的及時交付。所以，幾個層面必須相互整合。”

 

哈默已經開展了下一步的工作，面向未來。在一家制造廠的車間里，哈默公司已經將機器人設備與無人駕駛運輸系統連接起來了，這樣可以自動地提供工件和刀具 —— 在精準的時間內。

 

▲ 適配在 C 22 U 加工中心側面的 RS 05-2 機器人系統為人工操作留下了充足的空間。