制鞋尚属于自动化程度较低的行业，但这个情况目前这也在改变。现在由机器人控制粗化与粘合、鞋底部喷涂或零件移动等相互连接的多个不同过程，如机器人定位、转运和包装。

全球每年约生产200亿双鞋，其中仅有10%由自动化或半自动生产。纯手工制作占主要部分的原因可能在于，一方面鞋制品加工的历史达数百年之久，因而许多制鞋厂商一直维持着要突出特色的传统意识。另一方面，鞋从某种意义上而言是人们日常生活中最具特色的物品，终端消费者所期待的不仅为日常所穿的鞋，或是各种尺寸和形状的鞋，而是适合多种运动、多种穿着、心理需求或安全要求的鞋，同时具备时尚或传统的设计。医疗的特殊设计、运动和安全鞋在技术上得以发展。

无论鞋的种类和用途如何，制作鞋底都是常规的步骤之一。鞋底与鞋帮相互固定，鞋帮大多由若干相互粘结起来的内层（里衬）、中间层和外层等组成，而鞋底是由内鞋底、中间鞋底和外部行走鞋底和鞋跟构成。

Bremen市附近Achim的Klöckner Desma Schuhmaschinen GmbH公司提供将鞋底安装到鞋帮上的专业加工设备。功能强大的工业机器人可以迅速、安全、可靠且随时可以复制的质量来执行这些必要的复杂动作过程（图1）。这家在全球范围内运行制鞋机械的专业厂商，其专家们一直在开发机器人新的应用领域。

高效生产过程具备的优势

Desma公司的两位总经理之一的Klaus Freese清楚地知道：在国际竞争中，应要求生产企业提高其生产过程的效率。为此，它们的工作过程必须不断更新，即对操作和材料流中各种不同的复杂过程进行分析，排除其中的薄弱环节。机器人的特点是精准、重复精度高、质量恒定且过程安全性高。如仅仅是工业机器人在两种例外情况（MTBF：故障间隔时间）之间的平均运行时间就在8万h以上，这是传统机器人无法达不到的。

工业机器人远比特殊设备或专用设备具有更多的优势：成本低，维护友好，使用也更为灵活。在型号或规格发生变化时，大多数机器人只需采用另外的控制程序、更换机械手或工具及必要时更换卡紧装置，且改装的时间要缩短很多。此外使用软件方案，如使用ABB的软件，用户也可以按照自己的实际需要独立进行调整应用。

机器人围绕制鞋设备工作

根据要求的不同，Desma的制鞋设备分别由12/18/24或30个闭合单元和同样多的传送带转动的可回转和可升降的部件组成。各个机器人工作站围绕制鞋设备放置，分别设有注塑单元，对鞋帮上楦及成品鞋脱楦进行检查、维护及手工工作的位置。通常情况下，在恶劣的生产环境中工作的机器人和安全围栏后的操作人员是分开的（图2）。

对机器人进行编程，可使用机器人制造厂商所提供的传统编程“教程”进行。作为选项，Desma还内置了按照自身要求调整过的辅助系统，它可以对此过程进行优化，大大降低了停机次数。这些系统全部从Desma软件GRC（图像化的机器人控制）开始，Desma使用的每台ABB机器人全都可以配备这样的插件式软件。

下一个扩充阶段是基于电脑PC的离线编程系统，这种系统包含许多制鞋领域中的典型功能。此系统的高版本甚至可在线自动生成机器人运行轨道，这样可以对组件误差做出反应。机械和机器人之间的通信在过程层面上进行，安全信号采用二进制信号和现场总线技术。凡是对生产过程非特别急需的扩展通信，全部经由TCP/IP进行。

机器人轨道的精准度比要求更高

Desma制鞋设备的速度可达到150双/h，这相当于每双鞋所花费的时间为12s。同时，机器人的时间范围根据任务的不同制定在4～10s，圆形工作台设备继续切换时间为2～4s。机器人的轨道精度为±0.1mm，远远超过了对其提出的精度要求，因为在制鞋工业中，通常的公差约为±0.5mm。下文中的实例说明了Desma的实际应用。它们是以ABB机器人控制器IRC5为基础，所使用的操作界面是Desma的GRC（图3）。

加工鞋底：Desma借助IRB 1600机器人开发了一个用于粘贴鞋底的高效机器人工作单元。这样，即便小批量的产品也能够经济合算地进行自动化生产。因此，制鞋厂商即便在成本较高的欧洲也能实现贴近市场的低成本加工。自给自足的工作和设计紧凑的鞋底加工单元可以作为独立的解决方案使用，也可以整合到现有的生产线上。制鞋厂商只需接上压缩空气和电。根据即插即用方案快速建起机器人工作单元后，可以立即开始生产，而Desma在此前的试运行和测试中对用户要求的所有功能全部进行过检验。

喷雾式脱模剂：在压铸聚胺酯鞋底时，脱模剂负责将制好的鞋底简单而安全地从模具中取出。一种由Desma研发的由机器人实施的静电喷涂系统，支持脱模剂精准而数量合理地涂覆。IRB 1600机器人负责完成喷涂任务。这种方法的优势是，脱模剂用量少，脱模简单，产品质量高，模具使用寿命长。另外，脱模剂用量少也可保证降低对工作员工的伤害及对环境污染（图4）。

按材料性质进行拉毛：鞋底和鞋帮上的粘贴面应有针对性地进行拉毛。不同的材料应使用经过调整的相应加工速度和压力。Desma用一台在IRB 2600机器人的基础上进行力度调节的机器人实现这一点，机器人的手关节处内置了一个可回转的拉毛工作头，工作头装有旋转工具。通过力的调节，一个轮廓内的压力是可变的。其次，此款机器人还可随时进行复制轮廓精准的高效拉毛。只有使用机器人加工才能达到要求的高水平。此款机器人工作单元可以整合到现有的生产线上，既可用于直接安装鞋底，也可用于传统的制鞋生产。

黏接：Desma研发的胶黏剂喷涂机器人以IRB 1600机器人为基础。机器人将这种介质均匀而精确地涂覆到点位上，且涂覆的量或厚度也符合要求。精密的喷涂保证了胶黏剂用量少，且使胶黏剂元件的附着安全牢固（图5）。

拾放机器人：取和放的任务，如鞋楦、鞋底部分、钢制鞋跟或鞋底防滑钉，在取出鞋、靴和鞋底交给其他工作单元时，机器人减轻了工作人员繁重有时甚至损害健康的工作。必要时机器人可以24h工作，且每个节点都用相同的速度和精度运行（图6）。

组合机器人：视任务的不同，组合机器人配备有用于拉毛和喷涂胶黏剂者拉毛和放置钢制鞋跟的组合工作头。假如因加工造成的时间需要长于机器人的循环工作时间，机器人可以选择性地同时进行两项不同的任务。

这样比单一进行工作节省时间，因为单一工作需要按照先后顺序完成。此外降低成本，增加必要的附加设备，且也节省了整套设备的占用空间。

加工单元可缩短加工时间

机器人工作单元能够进行高效的工作。机械操作人员从物料箱中取出各种鞋底并放在传送带上。由于技术局限，鞋底无法完全达到100%的号码正确。所以在鞋底进入工作单元时，先由一台监视器自动采集鞋底的几何数据、在传送带上的定位和方向。在2～3s分析出处理程序，并从这些数据中生成定制的控制程序，以对鞋底单独加工，并将其传送给IRC5机器人的控制装置。机器人既可对相应鞋底的外部轮廓进行扫描，也可以按照要求用不同的胶黏剂喷胶。机器人手轴的高精度和速度，也可以使其在面对复杂的鞋底轮廓时快速转换喷头方向，由此得出的最后结果是时间短，每双鞋仅用时10s。

质量变化的自动平衡

喷胶后，系统撤销刚才用过的加工程序，从监视器中获取下一个鞋底的加工程序。Desma公司的另一位总经理Christian Decker强调，这是制鞋行业中的第一个采用自我调节的“一次性程序”机器人方案。它们的最大优势在于：长度误差及其他过程造成的质量变化可由程序自动进行平衡。尤其是在小批量生产时，可以把加工成本控制得很低。在工作安全和工作环境方面，新型全封闭式机器人工作单元也令人信服：连接的抽吸装置可靠地从中排走胶水蒸汽。

这种自动化方案展现了新的道路，为的是用标准化模块对市场做出更加灵活和更加卓有成效的反应。对其他行业而言，也可以对此进行模仿，在生产线上做成专用过程。