أثبتت المُعاملات ذات الذراعين الرئيسيين فعاليتها في عمليات تكديس القوالب، والوسم داخل القالب، والقولبة بالإدراج، وكذلك في مختلف عمليات المعالجة اللاحقة للقالب. وقد تم تطوير هذا المفهوم بحيث يصبح بإمكان المُعامل العادي أن يضم محورَي سحب، ويمكن لكل محور سحب أن يختار بين ذراع واحد أو ذراعين.

لعدة سنوات، كان المُحَرِّك ذو الإحداثيات الديكارتية هو النوع السائد من المُحَرِّكات المستخدمة في عملية التشكيل بالحقن. وعادةً ما يتكوّن من ثلاثة محاور خطية: المحور الأمامي والخلفي للحركة، ومحور الرفع، ومحور النقل. عند فتح القالب، يُحدِّد محور الرفع موقع جهاز الإمساك لالتقاط الجزء المُشكَّل داخل القالب. ثم يتحرك المحور الأمامي والخلفي إلى الخلف لإخراج الجزء المقولب، وبعد ذلك يُسحب محور الرفع ليُغلق القالب استعدادًا لاستكمال الدورة التالية. بعد ذلك، يتولى محور النقل نقل الأجزاء، حيث تُنقَل إلى منطقة التفريغ عبر محوري الرفع والمحور الأمامي والخلفي.

بعد فترة وجيزة، ومن أجل تلبية الحاجة إلى إزالة البوابة من القالب ثلاثي الألواح في الوقت نفسه، أُضيف إلى المانيبولات الكارتيزية محور آخر للرفع، تم وضعه خلف الذراع الرافعة الرئيسية.

في التطور متعدد الأذرع للمُحَرِّك ذي الإحداثيات الديكارتية، تتمثل الخطوة الأولى في إضافة ذراع مساعد خلف الذراع الرافعة الرئيسية لإزالة القالب من القالب ثلاثي الألواح.

تطور الذراع الرئيسي الثاني

بعد سنوات، تم استبدال ذراع الرفع الثانوي المذكور أعلاه بذراع رفع رئيسي ثانٍ. وبات بالإمكان الآن استخدام مناورات خطية لرص القوالب وإزالة الأجزاء المقولبة من كلا جانبي الرصّة في الوقت نفسه. وتُعدّ هذه التطبيقات شائعة جدًا في سوق التغليف.

مع تطور تقنيات المانيبولاتور، باتت البرمجة أسهل، كما أصبحت الأدوات النهائية (EOAT) أكثر تقدماً، مما أتاح ظهور تطبيقات جديدة. وقد شاع استخدام مانيبولاتورات ذات «ذراع رئيسية مزدوجة» في عمليات ما قبل التشكيل وما بعده. ومن بين العمليات الشائعة قبل التشكيل: الإدراج الآلي للقطع المدمجة قبل عملية الحقن، حيث تُستخدم هذه القطع لعملية التغليف بالقولبة على أجزاء معدنية مخرطة أو مصبوبة من كوي، أو حتى على أجزاء بلاستيكية مقولبة.

في الوقت الحاضر، تُستخدم الروبوتات ذات الذراعين الرئيسيين على نطاق واسع في شتى الصناعات: ففي التطبيقات الطبية، تشمل عمليات القولبة فوق المسمار للإدراجات الملولبة أو النوافذ الشفافة؛ وفي التطبيقات السياراتية، تشمل القولبة فوق الأغطية المصنوعة من اللدائن المرنة أو الهياكل المدعومة بالمعادن؛ وفي التطبيقات الإلكترونية والمنزلية، تشمل القولبة فوق دروع الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي أو الموصلات الخاصة بالموصلات المغلقة؛ وفي التطبيقات العسكرية، تشمل إدراج الدوائر الإلكترونية أو القولبة فوق المواد المقاومة للصدمات والمضادة للضوضاء.

في تطبيقات العمليات قبل وبعد التشكيل، بات استخدام المُعاملات ذات الذراع الرئيسية المزدوجة شائعاً على نحو متزايد، مثل إدخال القوالب، ووضع الملصقات داخل القالب، وإزالة بوابات الحقن، والتفتيش، وثني المفصلات، والتجميع، وغيرها.

ستستفيد جميع الصناعات تقريبًا من تطبيقات التسمية داخل القالب (IML). وتُصنع هذه الملصقات من أغشية بلاستيكية أو بلاستيك صلب أو معدن، وتشمل تطبيقاتها ملصقات تحذيرية على جزازات العشب، وعلامات قياس على الأدوات الجراحية، وعناصر تعريفية في السيارات.

هناك استخدام آخر للذراع الرئيسي الثاني يتمثل في تغيير اتجاه الجزء، كما يظهر في جناح شركة يوشين خلال معرض NPE 2015، وذلك من خلال إمساك قاعدة زجاجة القنب الطبية عبر أداة الإمساك النهائية (EOAT) لإخراجها من القالب. غير أن هذه الزجاجات ينبغي وضعها في محطة التغطية بحيث يكون فوهة الزجاجة موجّهة نحو الأعلى. ولضمان عدم إطالة دورة التشكيل الكلية، لجأت الشركة إلى استخدام مناول ذراع رئيسي مزدوج مزوّد بأدوات إمساك نهائية متقابلة. وبعد إخراج الجزء من القالب، تُوجّه أداة الإمساك التي تمسك بقاعدة الزجاجة نحو أداة إمساك أخرى، ثم تقوم هذه الأداة بإمساك الجانب المفتوح للزجاجة. وبذلك يمكن وضع هذه العبوات بشكل صحيح في القالب المغلق، دون أن تتأثر مدة الدورة، لأن إعادة توجيه الأجزاء تتم أثناء حركتها نحو القالب.

يمكن أيضًا استخدام الذراع الرئيسية الثانية في تجميع المنتجات. كما أظهرت شركة يوشين في معرض NPE 2012 وNPE 2015، تم استخدام مجموعة من قوالب مكوّنة من ثمانية أجزاء لتشكيل روبوت لعبة يُدعى «إيدي». يتم فك القوالب عن طريق ذراع التحميل والتفريغ الرئيسي EOAT، ثم يُعاد وضعه في موقعه. بعد ذلك، تُنقل الأجزاء الستة إلى ذراع التحميل والتفريغ EOAT الخاص بالذراع الرئيسي الثاني. وعندما تُوضع أول جزأين في جهاز التجميع، يُعاد وضع الجزء الموجود على ذراع التحميل والتفريغ الثاني بحيث يُركّب بدقة مع الجزأين الأولين وشريط القفل. وعند اكتمال التجميع كاملاً، يقوم ذراع التحميل والتفريغ الثالث باستخراج «إيدي» من الجهاز ووضعه واقفًا على الناقل. وقد تم تصنيع إيدي خلال دقيقة واحدة دون أي تدخل يدوي.

يتم تجميع الأجزاء الثمانية المقولبة في القالب الجلدي لتشكيل الروبوت اللّعبِي إيدي. وفي معرضي NPE 2012 وNPE 2015، قام روبوت ذو ذراعين بعرض عملية التجميع هذه.

تشمل العمليات اللاحقة للقولبة التي يمكن للذراع الرئيسي الثاني تنفيذها إزالة الشعيرات، وإزالة القوالب، والتفتيش، وثني المفصلات. ومن خلال دمج هذه العمليات الثانوية وما شابهها التي ينفّذها الذراع الرئيسي الثاني للروبوت، يمكن تحقيق ميزتين رئيسيتين:

أولاً، يمكن تنفيذ هذه العمليات أثناء انتقال الجزء من القالب إلى محطة التشغيل التالية. وبما أن الروبوت لا يتعين عليه وضع الجزء في جهاز تثبيت أو ملزمة ثابتة والانتظار حتى اكتمال العملية، فإن الوقت الإجمالي للدورة قد تقلّص. وإذا تم تزويد أحد الذراعين أو كليهما بمحاور دوارة مؤازرة تتيح حركة أحادية الاتجاه أو ثنائية الاتجاه، فإن نطاق التطبيقات المحتملة للمانيبوليتور يزداد بشكل كبير. على سبيل المثال، هناك بعض تطبيقات ثني المفصلات التي لا يمكن إنجازها باستخدام جهاز إي أو أي تي، وتحتاج أحياناً إلى أجهزة مساعدة لتوفير الحركة الصحيحة. وللاستغناء عن جهاز التثبيت الذي يتطلب تثبيت المكوّنات في مكانها ويستهلك وقتاً ثميناً من الدورة، أضافت شركة كوي الجهاز إلى الذراع الرئيسي الثاني. وباستخدام هذا المفهوم، تُنفَّذ هذه العملية ضمن خطوة «ينقل الروبوت الجزء المقولب إلى العملية التالية».

تستمد هذه الفكرة فائدة إضافية من الذراع الرئيسية الثانية الروبوتية: توفير مساحة قيمة في ورشة العمل كانت كوي تستخدمها لأغراض أخرى. إذ يتيح ذلك تقريب الآلات من بعضها البعض، أو إضافة عناصر أخرى موفرة للعمالة وللمخزون، مثل أنظمة صناديق التخزين. كما يقوم الروبوت بتعبئة الأجزاء المُشكَّلة بجانب الماكينة، مما يلغي الحاجة إلى العمل اليدوي لنقل الأجزاء من السير الناقل إلى مكان الشحن، وكذلك عمليات الفحص والتعبئة اللاحقة، الأمر الذي يحدّ من ظهور طوابير غير ضرورية من المنتجات قيد الإنتاج ويقلل من احتمال حدوث تلف أو فقدان للأجزاء. وكلٌّ من هذين الميزة يعزّز ربحية الشركة ويضيف قيمة محسوسة لعملائها. ويصبح العائد على الاستثمار (ROI) لدى كوي جذابًا للغاية عندما يتم تنفيذ عدة تحسينات في تطبيق معين.

ادخل إلى الأجنحة

خلال العقد الماضي، تحسّنت وظيفة المانيبولات مرة أخرى بفضل إدخال ذراعين ميكانيكيين مستقلين تمامًا. يمتلك كل ذراع روبوتي محور حركة خاص به على محور نقل أو محور عرضي. وباستخدام جهاز تحكم واحد، يمكن تشغيل الذراعين بشكل مترابط ميكانيكيًا أو بشكل منفصل؛ ويُعرف الخيار الأخير بتصميم «الجناح المزدوج». يضم هذا المانيبول محورَي استخراج مستقلين على شوط عرضي، ويتم تكوين كل محور استخراج إما بذراع رفع رئيسية، أو بذراع رئيسية وذراع مساعدة، أو بذراعين رئيسيين، أو بأي تركيبة من هذه التكوينات.

لقد ظهرت خلال العقد الماضي مناورات تستخدم محورين قابلين للسحب في الحركة العرضية، مثل تصميم «الجناح المزدوج» الذي طوّره يوشين.

يتيح هذا المُحوّل للتحكم أن تكون وظائف التشغيل مستقلة عن بعضها البعض، كما لو كانت وحدتين منفصلتين، مع ذلك تُدار بواسطة جهاز تحكم واحد. وتتمثل ميزة هذه الخاصية في تقليل المساحة الأرضية وتحقيق وفورات في التكاليف تتراوح بين 10 إلى 15 بالمئة مقارنةً بالحلول التقليدية التي تعتمد على روبوتين. بالإضافة إلى ذلك، فإن العمليات ذات القيمة المضافة التي تُنجز في وحدة القولبة تُخفف من متطلبات العمالة والمساحة المخصصة لتخزين المواد، كما تحدّ من الأضرار الناجمة عن عمليات المناولة الإضافية. والنتيجة النهائية هي إنتاج أسرع وأقل تكلفة للعملاء.

كما تُظهر هذه الأمثلة، فإن هذا التصميم مناسب تمامًا لأنظمة القولبة الآلية التي تُستخدم في عمليات متعددة:

1. التشكيل ثنائي اللون أو متعدد المكونات

أولاً، يُفتح القالب، ويقوم الذراع الرئيسي A بتحريك أداة الإمساك النهائية (EOAT) لالتقاط الجزء المقولب وإزالته. وعندما ينقل الذراع الرئيسي A الجزء المقولب من القالب الفرعي الأول إلى القالب الفرعي الثاني لإجراء عملية القولبة الإضافية باللون أو المادة الثانية، يتحرك الذراع الرئيسي B نحو منطقة التفريغ.

2. حافظ على فصل مكونات اليمين واليسار تمامًا

أولاً، يُفتح القالب ويقوم الذراع الرئيسي A بتحريك أداة الإمساك النهائية (EOAT) لالتقاط الجزء المصبوب وإزالته. وعندما يتحرك الذراع الرئيسي A إلى منطقة التفريغ على جانب المشغل، يتحرك الذراع الرئيسي B إلى الجهة الخلفية من منطقة التفريغ. ويمكن إخراج الأجزاء المصبوبة إلى ناقل التفريغ أو وضعها في نظام الرصّ.

التطبيق الثاني: تصميم بجناحين مزدوجين مع ذراع رئيسي على كل عمود سحب، مما يتيح إخراج الأجزاء من جهة المشغل ومن الجهة الخلفية للماكينة، مع الحفاظ على فصل الأجزاء اليمنى واليسرى.

3. إزالة القالب وإخراج المنتج لدورة قصيرة

أولاً، يتم فتح القالب، ويقوم الذراع الرئيسي B بوضع أداة الإمساك النهائية (EOAT) لالتقاط الجزء المصبوب وإزالته. بعد ذلك، يرفع الذراع الرئيسي B الجزء من منطقة القالب، مما يتيح للآلة الانتقال إلى الدورة التالية. ثم تنقل أداة الإمساك النهائية التابعة للذراع الرئيسي B الجزء إلى قسم التبديل، وتعود إلى وضع الانتظار فوق القالب. في هذه اللحظة، يقوم محطة التبديل بتدوير الجزء بمقدار 90 درجة. بعد ذلك، يستعيد الذراع الرئيسي A الأجزاء، وخلال حركة الجزء نحو موضع التفريغ، يدور الذراع الرئيسي A ليضمن الاتجاه النهائي المناسب الذي يسهل إخراج الجزء إلى ناقل التفريغ أو نظام الرصّ.

التطبيق الثالث: إزالة القوالب والتعبئة لدورة صب قصيرة. يُخرج الذراع الرئيسي B، بمساعدة الذراع الثانوي، القطع وينقلها إلى وحدة دوّارة تدور بزاوية 90° لإعادة وضعها. ثم يلتقط الذراع الرئيسي A القطع المدوّرة ويقوم بتعبئتها.

4. إزالة القالب والتعبئة والتغليف في دورة قولبة فائقة القصر

أولاً، يتم فتح القالب، وتقوم الذراع الرئيسية A بوضع أداة الإمساك النهائية (EOAT) لتولّي قطعة الصب وإزالتها. بعد ذلك، ترفع الذراع الرئيسية A القطعة من منطقة القالب، مما يتيح للآلة الانتقال إلى الدورة التالية، ثم تنقل القطعة المشكّلة إلى جانب المشغّل في الماكينة لتفريغها. وعندما تغادر الذراع الرئيسية A القالب، تتوضع الذراع الرئيسية B فوق القالب، بانتظار إشارة فتح القالب. بعد ذلك، يُفتح القالب، وتضع الذراع الرئيسية B أداة الإمساك النهائية لتولّي قطعة الصب وإزالتها. ثم ترفع الذراع الرئيسية B القطعة من منطقة القالب، وتُدخل الماكينة في الدورة التالية، وتُنقل القطعة المشكّلة إلى جانب المشغّل لتفريغها. وعند مغادرة الذراع الرئيسية B للقالب، تعود الذراع الرئيسية A إلى التمركز فوق القالب، وهكذا دواليك.

التطبيق الرابع: إزالة القوالب والتعبئة لدورات التشكيل فائقة القصر. يحتوي عمود الاستخراج على جانبي المعدة، A وB، على ذراع رئيسي وذراع مساعد لكل منهما، ويُستخدم لإخراج القطع وتعبئتها على جانب المشغل وعلى الجانب الخلفي للماكينة.

5. إزالة القالب، التجميع و/أو الفحص والتعبئة والتغليف

أولاً، يُفتح القالب ويقوم الذراع الرئيسي B بتحريك أداة الإمساك النهائية (EOAT) لالتقاط الجزء المصبوب وإزالته. بعد ذلك، يرفع الذراع الرئيسي B الجزء من منطقة القالب وينقله إلى جهاز التفريغ. وعند اكتمال عملية التفريغ بواسطة الذراع الرئيسي B، يمكن لأداة الإمساك النهائية للذراع الرئيسي A تنفيذ عمليات ثانوية، مثل التجميع و/أو الفحص. بعد ذلك، تُنقل الأجزاء التي تجتاز الفحص إلى ناقل التفريغ، أو تُوضع في نظام الرصّ. أما النفايات فتُخزَّن بشكل منفصل.

التطبيق الخامس: إزالة القوالب، والتجميع و/أو الفحص والتعبئة والتغليف

6. إزالة القالب، التبريد، إزالة الممرات، والتغليف

أولاً، يتم فتح القالب، ويقوم الذراع الرئيسي B بوضع أداة الإمساك النهائية (EOAT) لالتقاط الجزء المقولب وإزالته. بعد ذلك، يرفع الذراع الرئيسي B الجزء من منطقة القالب وينقله إلى جهاز تبريد مفتوح (أو إلى مشبك التثبيت). وعند اكتمال عملية إخراج الجزء من قبل الذراع الرئيسي B، يمكن لأداة الإمساك النهائية التابعة للذراع الرئيسي A التقاط الجزء المبرد ونقله إلى محطة إزالة بوابات القولبة. وقد يُنقل الجزء المزود بالبوابات إلى ناقل الإخراج أو يُوضع في نظام رصّ الأجزاء.

التطبيق 6: إزالة القالب، التبريد، إزالة بوابة الصب والتغليف

7. إزالة القالب، وإزالة بقايا المواد من الممرات الخشنة والناعمة، والتعبئة والتغليف

أولاً، يُفتح القالب، ويقوم الذراع الرئيسي B بوضع أداة الإمساك النهائية (EOAT) لالتقاط الجزء المصبوب وإزالته. بعد ذلك، يرفع الذراع الرئيسي B الجزء من منطقة القالب وينقله إلى محطة التشطيب الأولي للبوابة. وعند اكتمال عملية التفريغ بواسطة الذراع الرئيسي B، يمكن لأداة الإمساك النهائية التابعة للذراع الرئيسي A التقاط الأجزاء المقطوعة بشكل أولي ونقلها إلى محطة التشطيب الدقيق للبوابة. ثم يُنقل الجزء المزود بالبوابة إلى ناقل التفريغ أو يُوضع في نظام الرصّ. كما يمكن للذراع الرئيسي A نقل البليت بأكمله إلى ناقل التفريغ.

التطبيق 7: فك القوالب، والقطع الخشن والناعم للبوابات، والتعبئة والتغليف

8. اتجاه ووضعية الإدراجات المتعددة المناسبة لتطبيقات التشكيل بالقولبة فوقية

يقوم جهاز التحكم في النهاية (EOAT) للذراع الرئيسي الخلفي A بإمساك الملصق المُكدّس وتحريكه إلى موضعه فوق القالب. بعد ذلك، يُفتح القالب، مما يتيح للذراع الرئيسي الأمامي A والذراع الرئيسي الخلفي A وضع جهاز التحكم في النهاية المقابل في القالب. ثم يقوم جهاز التحكم في النهاية للذراع الرئيسي الخلفي A بإدخال الملصق بدقة داخل القالب. وبعد عملية التشكيل، يمسك جهاز التحكم في النهاية للذراع الرئيسي الأمامي A الجزء المُلصَق ويخرجه من القالب. بعد ذلك، تُرفع الذراعان الرئيسيتان A من منطقة القالب وتُنقلا إلى ناقل التفريغ لإخراج الأجزاء المُلصَقة.

9. توجيه ووضع الإدراجات للقولبة بالغمر في آلة قولبة بالحقن عمودية

تقوم وحدة الإمساك النهائية للذراع الرئيسي B بإزالة الأجزاء المقولبة بالقالب الخارجي من النصف السفلي للقالب ونقلها إلى ناقل التفريغ أو جهاز التكديس. أما الذراع الرئيسي A فيسترجع الإدراجات من صندوق التغذية أو أي جهاز تخزين آخر ويضعها في تجويف القالب السفلي.

اليوم، تُصمَّم أجهزة التحكم بطرق متعددة لتلبية احتياجات السوق المعقدة، ويُعدّ النهج الأمثل هو تقليل المخاطر من خلال إعادة استخدام التقنيات القائمة بدلاً من تطوير منتجات جديدة مخصصة. وينبغي للمصنعين أن يدرسوا بعناية منتجات ومدى خبرة مورّد الروبوتات، وأن يختاروا الحل الأكثر قيمة بدلاً من الأقل سعراً.