HM热熔胶自动制样工作站概念设计 V1.16
单机 · 24小时自动排程 · 取消机械搅拌

把两小时的机械搅拌,
压缩进一条自动制样线。

面向300 g以内热熔胶样品的紧凑型工作站。V1.16把“不得碰撞”提升为建模默认规则:已登记的运动件即使处于停放状态也仍是障碍物,固定设备按分段禁入包络参与校核;光束、物料颗粒和封闭机构内部件只能按书面理由显式豁免。完整24杯排程必须零干涉才能通过。

2.8 × 4.8 m设备净占地(不含外部通道)
35–40个 / 24h 可靠计划产能
180°C最高设计温度
3+1R1悬臂伸缩 + R2/R3龙门 + Mixer六轴
设计边界 50 个/天是短程序为主时的峰值,不作为所有配方均需 25 分钟时的保证值。
01 / 空间设计

两排三分区、紧凑旋转扫码布局

概念尺寸,单位 mm;2.8 × 4.8 m仅为设备净占地,外部人员通道另计。R1不再跨越两排:前侧双柱X梁承重,三节Z臂向后伸缩,末端Y轴升降。R2/R3保留实体龙门;T1/T2为落地旋转扫码台。

工作区 检修区 高温区
后排实体机构:料盒堆垛机 / 漏斗滑台 / 共轨预热温枪 / Mixer外部六轴装卸单元
RR1为前侧悬臂伸缩机构,R2/R3龙门只搬直立罐;R4从D位完成斜向装机
A 固体有轨堆垛机落地立柱+顶部X梁+Z桅杆+伸缩双叉B 分流称量有轨漏斗 / 液体湿端 / 防风微量天平T1 支撑式扫码台固定读头有立柱、横臂和线缆C/D 预热与放行分瓣默认退开20 mm,保温盖外翻99°,共轨温枪复核D / E 外部换姿装卸D位直接交接,R4沿内倾holder轴线插入T2 → F 冷却出机扫码后进入24个单层位G 独立贴标冷却合格后打印、剥离、压贴、视觉复核J 50位出样优先填靠W3取样窗的一排
三段直立杯流 + 局部六轴换姿R1称量 → T1 → R2预热/D位交杯 → R4装Mixer → D位回杯 → T2 → R3后处理
D/E局部:同一杯座完成测温封盖 → R4垂直取杯 → 向转子中心内倾 → 沿原厂杯托轴线装入 → 反向回D
围护外:W1整盘空罐 / W2整盒与液体湿端 / W3成品
动线原则

直立长距离转运与局部姿态转换分离

杯体流

R1以前侧X梁承重,Z臂只在需要时向后伸到罐库或称量位,Y轴先垂直提杯再缩回;R2/R3在各自龙门包络内接力。下一杯在上一杯出机前留在预热穴保温。

固体流

后置承重柱通过顶部悬臂支撑前侧堆垛轨道,前侧没有立柱挡住满料盒。主秤杯落座后,R1必须升高并把伸缩Z臂全退回P1;只有互锁信号成立,料盒堆垛机才可取盒、落座和振动加料。

液体流

三路密闭湿端各自包含吸料杆、泵芯、短伴热管和防滴针阀。换料时整套湿端通过W2更换,旧套件封帽带走,安装后向废液杯定量排空并称重复核。

Mixer接口

D位就是唯一交接基准,不另设第二个中转座。R2在D位竖直放杯并退出,R4通过可重复装载适配器夹紧杯体和唯一盖,在设备外完成换姿,并沿朝转子中心内倾的原厂标准杯托轴线装卸。

人员流

W1每日停机时一次补3盘共60罐,W2整盒/湿端交换,W3取样。外门打开时内门锁死,人的手不进入任何运动包络。

机构级交互式 3D 模型

R1前侧悬臂伸缩 + R2/R3分区龙门 + Mixer专用六轴

观察方向拖动可360°观察,滚轮/双指缩放
区域聚焦未选区域自动半透明
工艺分钟 / 秒
1永久码空罐2自动称量3T1交接4独立预热5测温封盖6R4装机混合7冷却8副标签与出样
0:0013:20
当前动作等待启动主秤 / 原料 · 实时温度环境 25.0°C记录点尚未开始记录24杯连续状态24只样品均在直立托盘库存
物理碰撞校核运动学碰撞校核:等待运行绿色=运动体 黄色=设备禁入包络 红色=预测干涉并停止
V1.16 全模型默认碰撞校核活动与停放同等处理 R1/R2/R3、R4六轴、加料头、料盒堆垛机、预热套/盖、扫码台、压盖头、Mixer门/转子、贴标头、门体和全部杯体均登记为物理实体固定结构分段建模 承重柱、横梁、料架、称量区、热工区、Mixer和后处理区采用分段禁入包络,不用一个粗大方盒掩盖真实净空有条件接触白名单 只允许杯—夹具、杯—对应定位座、料盒—货叉等明确机械配合;相邻穴位、异区机器人和停放机构仍是硬障碍连续时序检查 60倍速仍按不大于0.28工艺分钟的小步扫掠;任何预测相交会在接触前停机并显示对象名称、所属机构和三维坐标观察方式 开启“显示碰撞体”查看当前活动体与附近禁入体;从头运行到13:20即可读取24杯累计采样帧和包络对数

概念模型通过不等于实际设备认证;厂家CAD、电缆拖链、软管、公差、热膨胀和安全距离仍须在详细设计阶段补齐。

V1.16 / 碰撞设计门

先建立完整物理清单,再允许机构运动

页面不再只检查“正在动的两个零件”。任何活动机构都同时对停放机器人、静止杯体、夹具、门体、软管及固定设备禁入包络做OBB相交校核;高速播放按小步扫掠,不允许跨帧穿越。碰到任何未允许接触,动画在接触前停止并显示双方名称和坐标。

109已登记物理实体运动中与停放中都参与
14固定禁入包络按结构分段,不用整机大方盒
22显式豁免项仅光束、颗粒、气流、柔性耗材和封闭内部件
0未分类运动实体新增机构未登记就不能进入发布门
默认规则实体默认参与,不能靠“没加碰撞体”绕过检查。允许接触仅限杯—夹具、杯—定位座、料盒—货叉等有机械约束的指定配对。时序互锁液体湿端退回后微量杯才动作;R2退出后预热套才闭合;贴标头在R3退出后才伸出。发布门槛24杯、称量—预热—混合—冷却—贴标—出样全流程为0处干涉。

工程边界:当前是按概念模型完成的运动学设计审计,不等同于设备安全认证。采购后仍必须导入厂家CAD、电缆拖链、气管、制造公差、热膨胀和安全距离,完成离线仿真、FAT低速干跑与带料验证。

杯码合一

永久码承担身份,副标签只服务人员阅读

空金属罐在进入设备前就带唯一激光/点阵DataMatrix。每个交接位重新读码并把配方、温度、称量、Mixer程序和机器人动作写入同一条履历;普通胶黏标签不参与高温阶段身份判定。

01 永久杯码罐壁DataMatrix+人读序号;无胶黏剂,来料时即存在02 主料/小料固体料盒、液体泵/防滴嘴、微量杯编号、目标值、实际值、粗精加切换点,以及满杯转出、空罐到位和自动去皮时间03 独立预热一穴一时测量:记录温枪序列号、X轴绝对位置、H穴位、永久杯码、杯壁RTD、IR值、时间戳、翻盖角度与放行结果04 温度与加盖连续三次温度、真空取盖、视觉同心度、压装力—位移和盖体到位高度05 SpeedMixer透明盖电缸位置、门锁、0 rpm联锁、程序号、转速、时间、振动与杯外壁温度06 区域交接T1/T2转台角度、固定读头结果、上游退出、下游准入、永久码复核与到位信号07 冷却/副标签/出样冷却温度合格后才贴副标签;视觉核对其内容与永久码一致08 后续再加热身份仍由金属永久码保证;普通标签允许作为可更换副件,耐180°C标签需另行材料验证
安全补给与取样

人的手永远停在围护外

三个窗口都采用双门互锁交换结构:只有内门关闭并确认后外门才能打开。补给以整盘、整盒或快接桶为单位,不让人员逐个伸手进入机械区域。

W1空盘退出与每日补货窗

生产中,空顶盘在固定高度直线退出,完全清空路径后下两层才上升。每日计划停机时,使用同一滚道反向依次装入3个5×4满盘;升降台逐层下降完成60罐初始化。

不在运行中交叉运输空盘和满盘
W2原料与液体湿端窗

固体料盒整盒交换;液体按“料桶+吸料杆+泵芯+短管+针阀”密闭套件交换,接口为双端自封干式快接。

不共用湿端,不用长管清洗赌残留
W3全宽成品取样窗

约2.78 m宽的内外互锁门覆盖整排出样位置。R3先把完成样品放到靠窗杯位并退出,内门关闭后外门才解锁。

覆盖整排样品,取样与生产包络隔离
液体换料

整套湿端快换,避免新料经过旧料残留

对会粘管或彼此不相容的液体,不采用一根公共长管反复冲洗。每种常用液体配置可标色、可封帽的专用湿端;少用料则在W2抽屉上整体换套。

  1. 01 停泵与回吸计量泵回吸,针阀关闭;主秤确认无继续滴料。
  2. 02 双端自封W2抽屉隔离后断开干式快接,供料端和设备端同时自动封闭。
  3. 03 整套带走料桶内衬、吸料杆、泵芯、短伴热管和针阀作为一个有RFID的密闭湿端取出并封帽。
  4. 04 新套件复核安装专用/洁净湿端,扫RFID,向废液称量杯排空两次;重量、颜色或电导合格后才对样品杯放行。
R2与Mixer接口结论

D位直接交接,SpeedMixer保持原厂结构

长距离搬运仍由高效的R2直角坐标机器人完成;温度复核位D同时承担封盖和R2→R4交接。R4采用约1.6 m臂展的落地式六轴,底座、肩/肘关节、固定长度上臂/前臂、腕部和夹具均按同一运动学链连接,只在封闭局部单元内进行取杯、换姿和轴向装卸。

采购接口边界
  • 优先采购厂家Robot版及原装自动门/通信接口
  • 厂家提供杯托CAD、实际装杯姿态、锁紧方式和允许插入力
  • 适配器须校核总旋转质量、重心、温度和动平衡
  • 用厂家数字模型完成R4离线仿真与现场低速示教
02 / 样品旅程

一只杯,从称量到出样

不转移高温胶体,降低物料损失、污染和清洗负担。

01取杯与识别约0.5 min:读取罐体永久DataMatrix并绑定配方
02自动称量约20 min:固体漏斗、液体直注、微量秤复核
03T1旋转扫码约0.6 min:固定读头读取永久码,R1退出后R2接手
04独立预热至少60 min:分瓣套合拢;伺服翻盖做IR复核,未达温自动续热
05临近放行约3 min:Mixer将可用时才测温并安装唯一杯盖
06外部六轴装机与高速混合约1.5 min装卸 + 15 / 20 / 25 min混合:R4沿原厂杯托轴线装入,门锁后启动
07独立冷却≥30 min且≤60°C:未达温度自动延长
08副标签与出样约2 min:冷却后打印副标签、与永久杯码复核并出样
一次性直筒罐600–800 mL
空罐来料金属壁已有永久DataMatrix加料盖子尚未取用分瓣贴合预热可重复保温盖闭合;定期短开做IR复核D位测温后封盖从3×20盖料匣取唯一盖并立即装机
关键专机件

一次性直筒罐:一个永久码、一个盖子

永久DataMatrix直接标刻在金属壁,预热到180°C也不依赖胶黏剂。唯一的一次性盖全部存放在D位3×20盖料匣内,只有温度复核合格后才取出压装;预热穴的保温盖仍是固定在设备上的可重复工具。

可重复防脱压圈放在哪里?它不是第二个杯盖,也不属于Mixer内部改造件。它集成在D位共基准杯座的可重复装载适配器上:测温与封盖完成后闭合,R4从同一位置夹住整个适配器换姿并装入原厂标准杯托。混合结束回到D位后压圈打开,R2只取走一次性罐;适配器留在线内循环。
  • 罐体候选:薄壁冲压铝或不锈钢直筒罐,预制永久DataMatrix
  • 盖体候选:简单冲压金属盖+耐180℃平垫圈
  • 最终副标签:冷却后贴附;不得作为高温阶段唯一身份载体
  • 可重复装载适配器和防脱压圈留在D位/R4装卸单元循环使用,不作为第二个盖子,也不要求改造Mixer内部
现实机构链

从罐料匣到Mixer,每一步都有可落地的机构

一次性件保持低成本,精密与受力功能都放到可重复设备工装上。

01永久码罐体供给

3层×20罐每天一次补满。R1只取顶层;空顶盘直线退出后,下两层沿实体升降导轨上升。固定读头确认罐壁DataMatrix,整个热流程无需依赖贴纸。

一次性:永久码直筒罐
02D位集中供盖

冲压盖和平垫圈预装后进入三个20盖料匣;薄片分离器每次只放行一只并检测双张。空罐库不存盖。

一次性:唯一盖+垫圈
03自动取盖与压装

耐温真空吸盘从边缘取盖,垂直伺服压头对中压装;力—位移窗口、真空和视觉共同确认盖体存在与压装高度。

工装:真空取盖头+伺服压头
04D位共基准适配器与防脱压圈

适配器固定停靠在D位有底座和到位传感器的测温/封盖杯座。R2竖直放杯后,气动压圈只负责把唯一盖和杯体约束为一个搬运组件;不再转移到第二个交接座。

可重复:外部装卸工装
05R4六轴换姿与内倾holder

R4从D位直接夹取适配器,在Mixer外部完成姿态转换,再沿向转子中心内倾的厂家标准杯托轴线插入。模型使用固定臂长运动学;真实接口仍需校核总质量、重心、温度、允许转速、插入力和动平衡。

可重复:外部六轴夹具+厂家标准杯托
03 / 节拍校核

拖动时间,看真实产能

机器人出杯与装杯合计按1.5分钟估算;5分钟恢复必须发生在空腔状态。下一只热杯在上一杯出机前留在独立预热穴保温,只有恢复窗口开始后才进入D位完成最终测温和封盖。可靠计划值按80%综合可用率计算。

15 min20 min25 min
单杯占机节拍26.5 min
理论上限54 个/天
可靠计划产能43 个/天
24h 动态排程示意鼠标移入或点击色块查看其占单杯周期的百分比
混合20 min · 75.5%R4退出安全区、透明盖锁闭和程序确认后运行;该段独占SpeedMixer,原厂杯托姿态不作主动转换。
04 / 初步规格

首期设备构成

以下为方案深化用的功能规格,并非指定品牌的最终采购清单。

高速混合设备1 台SMART DAC 1100.3 Robot / Robot LR Pro 30 min;使用厂家标准杯托、自动门和通信接口,不要求内部竖直接杯或主动倾转改造重点确认
分区搬运机器人3 套R1前侧双柱X梁+三节伸缩Z臂+末端Y轴;R2/R3实体龙门+移动桥;均带伺服抱闸和拖链,只搬直立杯R1机构已重构
Mixer专用六轴装卸单元1 套约1.6 m臂展固定臂长六轴、落地底座、D位共基准交接工装、耐高温夹具、区域互锁和离线仿真新增冻结
旋转扫码中转位2 个落地转台+固定支架读码器+沿立柱/桥架敷设的信号电缆概念冻结
永久码空罐库60 罐三层5×4升降托盘+双立柱链式导向+W1同高直线退盘/停机反向装盘;取消侧置升降井和在线满盘交换推荐简化
D位唯一盖料匣3×20 盖预装平垫圈冲压盖;双张检测、真空取盖和伺服压装方案冻结
独立预热8 位分瓣加热套、无共面重叠的约99°伺服保温盖、固定RTD和共轨IR温枪;单穴开盖,编码器/H位号/杯码三重绑定优先机构样机
称量加料站1 个复合站主秤、可移有轨固体漏斗、3路液体计量湿端、防滴直注和防风罩0.1 mg微量天平待实验确认
在线原料19 种16个≥1 kg固体料盒+后置承重柱/悬臂前轨/伸缩双叉堆垛机+独立隔振对接台;3套液体湿端碰撞校核后调整
一次性罐/盖与装载工装首批≥60 套直筒罐+唯一盖/垫圈;D位可重复装载适配器、防脱压圈和厂家标准holder接口样件优先打样
独立冷却区24 位独立落地柜、开口定位套和底托;温度曲线记录,≥30 min且罐壁≤60°C放行方案冻结
独立副标签区1 位热转印、剥离、压贴转台和永久码一致性视觉复核方案深化
独立出样区50 位独立落地柜、10×5开口定位套;从2.78 m宽W3最近排依序填充;另设异常隔离方案冻结
控制与排程系统1 套工业电脑、PLC/安全PLC、24h排程、数据履历、温度/称量/Mixer接口功能定义
安全补给/取样3 个窗口W1整盘空罐、W2固体料盒/液体湿端、W3成品;双门互锁和机械挡门概念冻结
封闭与排风1 套透明联锁罩、顶部集气箱、排风接口和轻微负压监测待环评/暖通
系统集成/调试/验证1 项机械、电气、软件集成;FAT/SAT、代表配方DOE、节拍和连续运行验证验证策划
采购前五项书面确认

先消除高速旋转与高温耦合风险

  1. 01

    180°C 热杯厂家是否允许直接进入混合腔,密封件与传感器的温度边界是多少。

  2. 02

    总旋转质量额定质量是否包含物料、一次性罐/盖、D位装载适配器、防脱压圈和厂家holder,以及建议安全余量。

  3. 03

    原厂装杯接口厂家提供标准Robot机型杯托CAD、真实装杯角度、杯托轴线、锁紧方式、门体开口、允许插入力和完整自动上下料视频;不假设设备内部存在主动倾转机构。

  4. 04

    连续占空比15–25 分钟程序连续运行的温升、冷却要求和保养周期。

  5. 05

    机器人离线仿真导入最终厂家CAD、夹具TCP、杯体包络、电缆拖链和安全距离,对24杯完整排程逐帧做干涉检查;本页无穿模动画是概念路径验证,不能替代采购后的离线仿真与现场低速示教。