KUKA機(jī)器人自動(dòng)化線板料“零”切換

文/李峰,呂兵,黃傳鵬,胡賢龍,晉磊·奇瑞汽車股份有限公司

KUKA機(jī)器人自動(dòng)化線板料“零”切換

文/李峰,呂兵,黃傳鵬,胡賢龍,晉磊·奇瑞汽車股份有限公司

在精益生產(chǎn)理論應(yīng)用日益廣泛的今天，隨著“多品種、小批量”生產(chǎn)方式的逐步實(shí)施，原來(lái)的“少品種、大批量”的生產(chǎn)模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。隨著自動(dòng)化沖壓技術(shù)在汽車行業(yè)的高速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，各大汽車企業(yè)越來(lái)越重視自動(dòng)化技術(shù)的研究與改善。本文主要闡述奇瑞汽車股份有限公司KUKA機(jī)器人自動(dòng)化線板料“零”切換的分析及應(yīng)用。

簡(jiǎn)介

目前奇瑞汽車股份有限公司共有KUKA機(jī)器人自動(dòng)化沖壓線4條，以下簡(jiǎn)要介紹KUKA自動(dòng)化系統(tǒng)及機(jī)器人。

自動(dòng)化系統(tǒng)

以沖壓某車間A線為例，自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括：總控制臺(tái)、主操作臺(tái)、拆垛系統(tǒng)（兩臺(tái)可移動(dòng)拆垛工作臺(tái)、磁性皮帶送料機(jī)等）、涂油機(jī)、對(duì)中臺(tái)、壓力機(jī)（1臺(tái)1600t、3臺(tái)800t）、上下料系統(tǒng)(6臺(tái)KR120P機(jī)器人）、線尾輸送系統(tǒng)（皮帶機(jī)及檢驗(yàn)臺(tái)）。

機(jī)器人

KUKA機(jī)器人為6軸關(guān)節(jié)，自由度大，柔性強(qiáng)（圖1）。該機(jī)器人具有相對(duì)、絕對(duì)和世界坐標(biāo)位置的感應(yīng)，每個(gè)軸均有機(jī)械精確位置通過(guò)校準(zhǔn)程序進(jìn)行校準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)單軸運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)6軸聯(lián)動(dòng)以完成各種復(fù)雜的空間運(yùn)動(dòng)，其軌跡可以是各個(gè)空間方向的直線、圓周，也可以是各種規(guī)則空間曲線，有自動(dòng)、手動(dòng)兩種運(yùn)行模式，其中手動(dòng)運(yùn)行分笛卡爾式運(yùn)行及與軸相關(guān)的運(yùn)行，可用空間鼠標(biāo)器及運(yùn)行按鍵操作。額定荷重120kg，最大運(yùn)動(dòng)半徑R3501mm。

圖1 6軸機(jī)器人

意義

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)板料“零”切換的意義在于：⑴可增加有效作業(yè)時(shí)間，提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，縮短工人作業(yè)時(shí)間、降低作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度；⑵更有利于多品種、小批量生產(chǎn)模式的推行；⑶有利于減少庫(kù)存，提高存貨周轉(zhuǎn)率與工位器具周轉(zhuǎn)效率。

工藝流程

在準(zhǔn)備好板料并吊放在拆垛小車的情況下，將拆垛小車開(kāi)進(jìn)到位后，當(dāng)前拆垛小車上最后一張板料生產(chǎn)完，拆垛小車上末料檢測(cè)開(kāi)關(guān)觸發(fā)開(kāi)始制動(dòng)，隨即將檢測(cè)不到板料信號(hào)通過(guò)Profibus總線遠(yuǎn)程接口模塊傳至拆垛機(jī)器人，拆垛機(jī)器人收到信號(hào)后回到原始位置（home點(diǎn)），系統(tǒng)根據(jù)默認(rèn)程序傳輸信號(hào)，機(jī)器人接收指令后低速運(yùn)行依次經(jīng)過(guò)PICKUP_ST1—ST1_TOP—TB_ST1_HP1—CENTER—LOAD_WS_IN_HP—LOAD_WS_IN點(diǎn)后循環(huán)運(yùn)行。

作業(yè)實(shí)施要點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

板料吊放

⑴作業(yè)實(shí)施要點(diǎn)：根據(jù)生產(chǎn)制件板料尺寸及拆垛小車結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行分析，在拆垛小車上繪制橫向3條直線、縱向4條直線，確定A線所有板料在拆垛小車上的吊放位置，同時(shí)制作相關(guān)吊料輔具。⑵標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：起重作業(yè)人員吊放板料時(shí)必須嚴(yán)格按照拆垛板料切換操作要領(lǐng)書(shū)進(jìn)行，板料放置位置必須與現(xiàn)場(chǎng)工藝文件要求一致（允許誤差±2cm）。

磁力分張器放置

⑴作業(yè)實(shí)施要點(diǎn)：不同制件板料形狀尺寸不同，根據(jù)其在拆垛小車上的吊放位置，對(duì)磁力分張器進(jìn)行順序編號(hào)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定各制件板料在拆垛小車上吊放后其相應(yīng)放置的磁力分張器。⑵標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：板料吊裝完畢后，按照拆垛板料切換操作要領(lǐng)書(shū)放置對(duì)應(yīng)磁力分張器，確保生產(chǎn)時(shí)板料能夠充分分離，同時(shí)要拆垛機(jī)器人端拾器與磁力分張器基座互不干涉。

末料檢測(cè)器放置

末料檢測(cè)器應(yīng)放置在垛料最后一張板料下表面，確保其感應(yīng)正常，無(wú)外物干涉（如板料包裝紙等）。

拆垛端拾器吸盤固化

⑴作業(yè)實(shí)施要點(diǎn)：根據(jù)所生產(chǎn)板料尺寸與形狀，結(jié)合端拾器組合特點(diǎn)，利用AutoCAD等相關(guān)軟件，繪制并確定拆垛專用/通用端拾器并對(duì)端拾器上吸盤位置進(jìn)行固化。⑵標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：生產(chǎn)切換時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)制件選擇安裝相應(yīng)端拾器，每周檢查維護(hù)（端拾器垂直度、平面度是否符合規(guī)范要求等）。

拆垛機(jī)器人程序固化

圖2 R1機(jī)器人各點(diǎn)

⑴作業(yè)實(shí)施要點(diǎn)：根據(jù)各制件板料在拆垛小車上吊放位置的固化，拆垛機(jī)器人運(yùn)行軌跡也要進(jìn)行調(diào)整示教。如圖2所示，R1機(jī)器人各點(diǎn)詳解如下：①PICKUP_ST1：該點(diǎn)在板料的正上方20mm左右（需要示教）。②ST1_TOP：該點(diǎn)由拆垛機(jī)器人自動(dòng)計(jì)算得出，不需要示教。在PICKUP_ST1點(diǎn)上520mm，具體可以在程序中修改，可以避免拆垛機(jī)器人和拆垛小車的磁力分張器干涉。③TB_ ST1_HP1：該點(diǎn)為機(jī)器人從CENTER點(diǎn)到ST1_TOP之間的輔助點(diǎn)，要避免機(jī)器人和其他設(shè)備干涉（需要示教）。④CENTER：該點(diǎn)在板料的正上方（需要示教）。⑤LOAD_WS_IN_HP：該點(diǎn)為機(jī)器人從CENTER到LOAD_WS_IN之間的輔助點(diǎn)（需要示教）。⑥LOAD_WS_IN：機(jī)器人在該點(diǎn)放板料到傳輸皮帶（需要示教）。

拆垛機(jī)器人第一次抓取板料時(shí)會(huì)啟動(dòng)檢測(cè)功能。機(jī)器人走到PICKUP點(diǎn)后開(kāi)始檢測(cè)抓取點(diǎn)，檢測(cè)后機(jī)器人將不再檢測(cè)（當(dāng)兩個(gè)通道的真空都建立，機(jī)器人即認(rèn)為到了抓取點(diǎn)），以后將直接快速移動(dòng)到抓取點(diǎn)抓取板料。

⑵標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：拆垛機(jī)器人程序固化后，不允許生產(chǎn)班組私自示教更改機(jī)器人運(yùn)行軌跡，因機(jī)器人默認(rèn)程序探測(cè)高度為300mm，故此在示教PICKUP_ ST1點(diǎn)時(shí)充分考慮探測(cè)高度，同時(shí)要求左右兩臺(tái)拆垛小車板料數(shù)量誤差不得大于50張（100mm）。

綜上所述，以端拾器改善和《板料吊放標(biāo)準(zhǔn)》為基礎(chǔ)，以對(duì)各制件拆垛機(jī)器人程序固化為前提，根據(jù)《拆垛板料切換操作要領(lǐng)書(shū)》作業(yè)，KUKA機(jī)器人自動(dòng)化線可實(shí)現(xiàn)板料“零”切換。

結(jié)束語(yǔ)

伴隨著電子技術(shù)的發(fā)展，聯(lián)機(jī)、聯(lián)線、聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)得到了充分應(yīng)用，沖壓裝備自動(dòng)化技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步與廣泛應(yīng)用。沖壓自動(dòng)化線板料“零”切換技術(shù)的分析及應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率。帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)效益，為沖壓車間后期自動(dòng)化生產(chǎn)效率提升工作提供了思路和成功案例，同時(shí)也為公司沖壓生產(chǎn)技術(shù)與國(guó)內(nèi)合資企業(yè)甚至歐美汽車工業(yè)接軌奠定了基礎(chǔ)。