機(jī)器人在沖壓生產(chǎn)線中的應(yīng)用

2013-05-24 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

1、引言

隨著汽車業(yè)的快速發(fā)展,車外型愈求美觀流線,并由于汽車外板件要求完美無塵的沖壓生產(chǎn)線也向高速化、高品質(zhì)、自動化、柔性化方向發(fā)展。傳統(tǒng)沖壓生產(chǎn)過程中的手工操作、人工送料的生產(chǎn)方式已無法滿足該行業(yè)的需要。

在沖壓生產(chǎn)中采用工業(yè)機(jī)器人(機(jī)械手)代替人工操作,構(gòu)成自動化生產(chǎn)單元或組成全自動生產(chǎn)線,是進(jìn)行高速、高效、高質(zhì)量的沖壓生產(chǎn)的一種有效方法,也是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)技術(shù)的重要發(fā)展方向。

機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線在國外已運(yùn)用多年,但在國內(nèi)很少,特別是集合總線控制、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字通信等國際先進(jìn)技術(shù)的全自動機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線在國內(nèi)還沒有。

2、機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線的構(gòu)成及功能

機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線是湖南長豐汽車制造股份有限公司與庫卡自動化設(shè)備(廣州)有限公司共同合作完成的。

該沖壓生產(chǎn)線由4臺壓機(jī)、6臺KUKA機(jī)器人、總線控制臺、兩個(gè)拆垛工作臺,對中臺及磁性皮帶送料機(jī)、清洗機(jī).線末皮帶機(jī)組成、及線末計(jì)數(shù)器組成。

(1) 壓機(jī)

由一臺2000t雙動壓機(jī)和1臺1000t及2臺800t單動壓機(jī)組成。壓機(jī)采用PLC控制,能存儲并調(diào)用每個(gè)工件的參數(shù)如閉合高度、壓邊力、平衡缸的壓力等,并能提供壓機(jī)的角度位置給機(jī)器人。

(2) KUKA機(jī)器人

KUKA機(jī)29人KR100P,6臺站地上,額定荷重100kg,含蓋范閘R3501mm,控制箱KR C2;中文或英文軟件(標(biāo)準(zhǔn)形式),KUKA控制面板帶有10m電纜線連結(jié)機(jī)械手臂與控制器,使用方便且為攜帶式,可采用中文或英文界面。機(jī)械人為緊湊和節(jié)省空間的設(shè)計(jì),AC服務(wù)器6軸關(guān)節(jié)自由度,絕對位置的感應(yīng),六軸皆含煞車系統(tǒng),機(jī)械手臂除了原有的抓取重量,另外還可額外負(fù)載重量于第三軸手臂上,機(jī)械手臂至控制箱電纜線長7m。

(3) 板料規(guī)格描述

材料:含油薄鋼板(鍍鋅板或棵板)
板料尺寸:前后最小845mm,最大2000mm
左右最小980mm,最大4000mm
料厚最小0.65mm,最大2.0mm
板料最大重量36kg,板料最小重量6kg。板料形狀不規(guī)則,并且中間可能有落料不規(guī)則孔。

(4) 機(jī)器人控制系統(tǒng)具有以下功能:

    ① 可進(jìn)行軌跡編程;
    ② 能顯示該單元的故障信息、操作信息、零件信息;
    ③ 能提供必要的操作指導(dǎo)及診斷信息;
    ④ 能協(xié)調(diào)機(jī)器人與壓機(jī)的工作過程;
    ⑤ 機(jī)器人電柜內(nèi)具有擴(kuò)展I/O接口。

3、運(yùn)行模式

(1) 正常的運(yùn)行模式。對每一控制臺(壓機(jī)除外)有兩個(gè)運(yùn)行模式:“自動”和“手動”(壓機(jī)有5個(gè)模式),在每個(gè)控制臺上有一個(gè)“自動/手動”轉(zhuǎn)換開關(guān)。生產(chǎn)線以自動方式運(yùn)行時(shí),壓機(jī)以單次行程的方式運(yùn)行,但在上死點(diǎn)必須停車等待指令:

    ① 生產(chǎn)線自動運(yùn)行模式“AUTO”;
    ② 生產(chǎn)的正常模式,桉循環(huán)順序連續(xù)運(yùn)動;
    ③ 生產(chǎn)線各設(shè)備在“起始位置”;
    ④ 每臺壓機(jī)控制面板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)在“連續(xù)”;
    ⑤ 每個(gè)單元控制面板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)在“自動”;
    ⑥ 阻欄門關(guān)閉,并按”循環(huán)開始”;
    ⑦ 主控制臺及單元控制臺的“現(xiàn)場/遙控”轉(zhuǎn)換開關(guān)在“遙控”。

(2) 手動模式“MANU”。這種模式可以實(shí)現(xiàn)所有的動作,但必須按照該零件規(guī)定的軌跡動作。從手動模式到自動模式的轉(zhuǎn)換必須盡可能地快、簡單。

(3) 停止模式。

(4)緊急停止。在發(fā)生事故時(shí)使用緊急停止按鈕,緊急停止使生產(chǎn)線上的機(jī)器人的所有動作立即停止,壓機(jī)立即停車。如:壓機(jī)的主電機(jī)、離合制動器、液壓站、壓縮空氣入口等全部停止。緊急停止切斷所有動力同路(電、氣、液);所有的電柜及檸制臺中斷上作。當(dāng)緊急停止時(shí),生產(chǎn)線兩邊各有一個(gè)紅色信號燈閃爍。緊急停止時(shí),信號燈、可編程控制器的供電,電子凸輪的入口不切斷,不切斷安全組件上的壓縮空氣,不斷切端拾器的真空回路。緊急停止引起:

    ① 在壓機(jī)控制板上顯示故障號;
    ② 在主控制臺及相關(guān)單元的控制臺上顯示故障發(fā)生的位置及內(nèi)容;
    ③ 緊急停止按鈕;
    ④ 緊急停止按鈕的位置,每個(gè)安全圍欄門“申請進(jìn)入控制臺”上及主控制臺上。

(5) 立即停止。其作用等同于緊急停止(即機(jī)器人及壓機(jī)立即停止運(yùn)行,壓機(jī)滑塊在回程時(shí)允許繼續(xù)運(yùn)行并停在上死點(diǎn)),但不叨斷運(yùn)行回路,其作用僅限于立即停止的那個(gè)單元(機(jī)器人+壓機(jī)),立即停止按鈕安裝在:

    ① 每個(gè)機(jī)器人控制臺;
    ② 每個(gè)壓機(jī)控制臺;
    ③ 每個(gè)雙手按鈕;
    ④ 主控制臺;
    ⑤ 線末零件計(jì)數(shù)臺。

(6) 故障診斷。自動化控制系統(tǒng)能通過現(xiàn)場總線實(shí)時(shí)監(jiān)測生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài),對機(jī)器人、PLC與壓力機(jī)的異常狀態(tài)能及時(shí)進(jìn)行報(bào)警并進(jìn)行相應(yīng)的診斷。包括:

    ① 動力故障(包括上回路及分支控制回路,所有斷路器、接觸器及保險(xiǎn)的工作檢測);
    ② 控制部分故障(包括控制電路、真空系統(tǒng)等);
    ③ 機(jī)械部分故障;
    ④ 功能性故障;
    ⑤ 其它故障。

生產(chǎn)線具有故障遠(yuǎn)程診斷功能。當(dāng)生產(chǎn)線發(fā)生無法解決的故障時(shí),使用人員啟動遠(yuǎn)程診斷功能,制造商能通過因特網(wǎng)讀取生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù),并查看生產(chǎn)線的視頻狀態(tài),判斷故障原因,維修人員根據(jù)制造商的建議排除故障。

4、系統(tǒng)優(yōu)越性

(1) 生產(chǎn)速度高。生產(chǎn)線的節(jié)拍,一方面通過提高機(jī)器人速度和壓機(jī)速度可以直接提高生產(chǎn)線的節(jié)拍,另一方面通過優(yōu)化機(jī)器人及壓機(jī)的程序,減少二者的等待時(shí)間間隔提高生產(chǎn)線節(jié)拍。具體地說,送料時(shí)修改機(jī)器人程序,在機(jī)器人未完全退出中間時(shí)即呼叫壓機(jī)起動,在壓機(jī)下行到一定位置時(shí),壓機(jī)將檢測機(jī)器人是否完全退出,否則壓機(jī)立即停機(jī),保證了設(shè)備的安全; 取料時(shí)修改壓機(jī)的程序,在壓機(jī)未到上死點(diǎn)時(shí),即呼叫機(jī)器人起動,當(dāng)壓機(jī)停到上死點(diǎn)時(shí),機(jī)器人已經(jīng)吸氣取料。大部分的零件還有憂化的余地。

(2) 生產(chǎn)線上新工件時(shí),調(diào)試速度快,機(jī)械手式的全自動生產(chǎn)線,調(diào)試一個(gè)零件(需制造6套端拾器及具零件編程等)共需3天的時(shí)間,而機(jī)器人生產(chǎn)線調(diào)試一個(gè)零件僅需1天的時(shí)間。

(3) 零件質(zhì)量高。機(jī)器人全自動生產(chǎn)線,下料機(jī)從前一工位取料放入到清洗機(jī)上,清洗加油完成并送到位后,后一工位的機(jī)器人再從定位臺L取判放人模具,而機(jī)器人從上一工位取料后直接放入下一工位,減少了中間環(huán)節(jié),零件質(zhì)量高,特別對外觀件有重要意義。

(4) 機(jī)器人編程方便快捷。由于每臺機(jī)器人有一手提式的示教器,其友好的用戶界面,可以讓編程人員靈活快速地實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的各種動作。

(5) 柔性大。機(jī)器人最大的特點(diǎn)是柔性大,可以單軸運(yùn)動,也可6軸聯(lián)動完成各種復(fù)雜的空間運(yùn)動,其軌跡可以是各個(gè)空間方向的直線、圓周,可以是各種規(guī)則或下規(guī)則空間曲線。任何結(jié)構(gòu)的模具,機(jī)器人皆可輕易上料、取料。

5、結(jié)束語

長豐機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線是國內(nèi)第一條采用總線控制、網(wǎng)絡(luò)連接等國際先進(jìn)技術(shù)的機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線,功能強(qiáng)大,操作方便。同時(shí)將操作工人從繁重、單調(diào)、危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來。隨著A線機(jī)器人生產(chǎn)線在沖壓領(lǐng)域的成功應(yīng)用,提高了國內(nèi)沖壓行業(yè)的自動化水平,增強(qiáng)了在世界上的競爭能力。

機(jī)器人沖壓牛產(chǎn)線具有柔性大、應(yīng)用范圍廣、生產(chǎn)速度高、工件質(zhì)量好的特點(diǎn),與機(jī)械手式的生產(chǎn)線相比,其價(jià)格低廉,機(jī)器人的沖壓生產(chǎn)線是今后的發(fā)展趨勢。

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