铸造车间里，炙热的铁水发出刺目的光芒，温度计指针飙升至50℃以上，空气中弥漫着金属粉尘和化学气味。在这片人类难以长时间忍受的环境中，一群特殊的“钢铁战士”——铸件清理机器人正不知疲倦地工作着，它们精准、高效且无畏极端环境。
在兰茨胡特工厂，BMW集团每年制造约五百万件铝镁材料的铸件，总重量约为69,000吨。传统的铸造过程中，需要对铸件进行清洁，这是一个高温、高危、高强度的“三高”岗位。
以往这些工作主要依靠人工作业，不仅效率低下，还存在严重的安全隐患。而现在，铸件清理机器人的出现正在改变这一现状，使人们摆脱恶劣的工作环境。
01 铸造环境的多重挑战
铸造行业的环境通常充满高温、粉尘、噪声等，工作条件极其恶劣。在传统铸造车间，尤其是清理工位，操作人员面临着多重挑战：高温热辐射不仅使人体不适，还可能引发中暑等职业病。
金属飞溅带来的烧伤风险时刻存在，粉尘吸入危害呼吸系统健康，还有噪声对听力的潜在损伤。这些因素导致铸造企业面临招工难、人员流动性大、培训成本高等问题。
人工清理还存在效率波动和一致性差的问题。人工受体能的限制，导致浇注工艺不稳定，影响铸造产品质量。特别是在高压铸造中，因高温、重量等因素，人工效率低下成为生产瓶颈。
02 机器人技术的响应与演进
为应对这些挑战，机器人制造商开发了专门针对铸造环境的清理机器人。ABB的铸造机器人产品系列具有高密封防护性，达到IP67的防护等级，具备抗腐蚀、耐高温、可蒸汽清洗、能抵抗压铸环境中的铝汁飞溅等诸多性能。
发那科为铸造行业设计研发的铸造专家型系列机器人，在防护方面甚至达到国际认证等级的IP67，此等级说明机器人在某些条件下可浸没在水中工作半个小时。
ABB推出的第三代Foundry Prime铸造机器人IRB 6790更进一步，具备IP69防水防尘等级，针对严苛和潮湿环境中常见的高温、清洁高压、化学物质和灰尘提供增强防护。
这些机器人的全部外表面采用涂层处理或者采用不锈钢材质，以防腐蚀。可移动密封接头均采用不锈钢材质，采用耐用型氟化橡胶密封件提高耐热性和耐化学腐蚀性。
03 清理机器人的多样化应用
铸件清理机器人在铸造过程中有多个应用环节。高压水射流清洗是其中之一，ABB的IRB 6790 FoundryPrime机器人专为此类应用设计，适应100%潮湿的严苛工业环境。
干冰清洗是另一种创新应用。在BMW兰茨胡特工厂，使用库卡KR 210 R3100 ULTRA F机器人为八种不同的工具类型喷射干冰来清洁铸件硬模。
这种方法不会损坏材料，而且不会留下残余干冰，能无损地清洁铸件硬模中经常见到的各种几何形状，且无需拆卸装备物品。
还有去毛刺/打磨应用，发那科M-20iA机器人（含力传感器）端部配置一个可以抓放刀柄的电主轴，依次抓取3种去毛刺或打磨工具，对固定在工件夹具上的工件（如发动机缸盖）进行作业。
04 机器人清理的显著优势
采用机器人进行铸件清理作业带来了多方面显著优势。生产效率方面，机器人能够实现显著提升。通过使用基于KUKA KR 210 R3100 ULTRA F机器人的清洁系统，BMW兰茨胡特工厂将铸造中断从180分钟缩短到30分钟。
ABB的IRB 6790能够将生产节拍平均缩短了5%4。机器人可重复进行作业工作，可使员工的工作强度得到减轻。
产品质量方面，机器人清理保证了稳定性与一致性。使用上下料机器人浇注，由机器人浇注管理软件自动控制机器人按设定的铸造工艺进行，完成自动化铸造，产品重复性一致，提高了产品质量。
经济效益方面，机器人解决方案降低了总拥有成本。ABB的IRB 6790的设计可确保严苛环境中的高稳定性，同时维护成本降低60%。机器人第七轴比其他专用设备更经济，可以利用最少的投资，通过编程和更换夹具来完成下一步的工作。
05 实际应用案例分享
云南云铝海鑫铝业有限公司近期招标的“阳极组装一期新增浇铸清渣机器人设备”项目提供了一个很好的实际案例。该项目需要4台机器人同时工作：2台负责清理导杆钢爪边溢流的铁水，2台负责清理飞溅至阳极炭块上的铁渣。
要求每小时至少能清理60块炭块，清理干净率90%以上，全年24小时连续运转，整机使用寿命8年以上。由于设备使用环境原因，机器人还需配备防护服。这个项目展示了机器人如何替代人工在高温、高危岗位作业，减少人员使用，提升生产效率，改善产品质量，减轻操作人员的劳动强度。
另一个案例是BMW与MRK-Systeme GmbH公司合作开发的可基于KUKA KR 210 R3100 ULTRA F机器人的清洁系统，用于汽车制造商及其供应商，也可用于工业的所有其他领域。
06 推动行业绿色智能化转型
铸件清理机器人的广泛应用正推动铸造行业向绿色、智能方向转型。上海发那科为压铸企业提供绿色压铸的机器人自动化解决方案，助力中国由“铸造大国”向“铸造强国”转变。
库比克机器人第七轴在铸造业的应用展示了机器人的多功能性：不仅能将金属型放入压铸机，还可以从压铸机中取出铸件、切除浇口、去毛刺以及装配等作业。
这种柔性自动化解决方案使铸造企业能够实现大规模定制化生产，在同一工作站内清洗不同形状的零件，无需换线。
此外，机器人清理解决方案还减少了铸造位置上的脏污，清洁度大大得到提高。精准的清洁更是提高了产品的整体质量。
07 未来发展趋势与挑战
随着技术进步，铸件清理机器人正朝着更智能化、更柔性化的方向发展。集成多维立体视觉系统和工件表面检测系统成为趋势。这些技术使机器人能够识别铸件类型、定位清理部位、自动调整作业参数，并能评估清理效果。
人机协作也是未来发展的重要方向。如何在确保安全的前提下，让人类操作员与机器人高效协同工作，是需要继续探索的领域。
成本控制仍然是推广机器人清理解决方案的挑战之一。虽然机器人的价格逐渐下降，但对于中小型铸造企业来说，一次性投资仍然较大。需要开发更具性价比的解决方案，降低自动化改造的门槛。
云南云铝海鑫铝业有限公司的阳极厂房内，四台浇铸清渣机器人正灵活挥动机械臂，它们每小时清理超过60块炭块，清理干净率达到90%以上。
这些不畏高温、不惧艰苦的钢铁战士，正日夜不停地工作，不仅提高了生产效率和质量，更将人类从高温、高危的劳动环境中彻底解放。
机器人的双眼（视觉系统）精准识别飞溅铁渣的位置，它们的手臂（执行机构）稳定地清除每一处瑕疵。八年的设计使用寿命，让它能够长期忠诚地服务于这座现代铸造厂。
正如ABB、发那科和库卡等制造商不断推出的新型铸造机器人，它们正在全球范围内重塑铸造行业的未来图景。
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