機器人在沖壓生產(chǎn)線中的應用

2013-05-24 by:廣州有限元分析、培訓中心-www.br5w05v.cn 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、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)機器人(機械手)代替人工操作,構成自動化生產(chǎn)單元或組成全自動生產(chǎn)線,是進行高速、高效、高質量的沖壓生產(chǎn)的一種有效方法,也是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)技術的重要發(fā)展方向。

機器人沖壓生產(chǎn)線在國外已運用多年,但在國內很少,特別是集合總線控制、網(wǎng)絡數(shù)字通信等國際先進技術的全自動機器人沖壓生產(chǎn)線在國內還沒有。

2、機器人沖壓生產(chǎn)線的構成及功能

機器人沖壓生產(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、6臺KUKA機器人、總線控制臺、兩個拆垛工作臺,對中臺及磁性皮帶送料機、清洗機.線末皮帶機組成、及線末計數(shù)器組成。

(1) 壓機

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

(2) KUKA機器人

KUKA機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(標準形式),KUKA控制面板帶有10m電纜線連結機械手臂與控制器,使用方便且為攜帶式,可采用中文或英文界面。機械人為緊湊和節(jié)省空間的設計,AC服務器6軸關節(jié)自由度,絕對位置的感應,六軸皆含煞車系統(tǒng),機械手臂除了原有的抓取重量,另外還可額外負載重量于第三軸手臂上,機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) 機器人控制系統(tǒng)具有以下功能:

    ① 可進行軌跡編程;
    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及診斷信息;
    ④ 能協(xié)調機器人與壓機的工作過程;
    ⑤ 機器人電柜內具有擴展I/O接口。

3、運行模式

(1) 正常的運行模式。對每一控制臺(壓機除外)有兩個運行模式:“自動”和“手動”(壓機有5個模式),在每個控制臺上有一個“自動/手動”轉換開關。生產(chǎn)線以自動方式運行時,壓機以單次行程的方式運行,但在上死點必須停車等待指令:

    ① 生產(chǎn)線自動運行模式“AUTO”;
    ② 生產(chǎn)的正常模式,桉循環(huán)順序連續(xù)運動;
    ③ 生產(chǎn)線各設備在“起始位置”;
    ④ 每臺壓機控制面板上的轉換開關在“連續(xù)”;
    ⑤ 每個單元控制面板上的轉換開關在“自動”;
    ⑥ 阻欄門關閉,并按”循環(huán)開始”;
    ⑦ 主控制臺及單元控制臺的“現(xiàn)場/遙控”轉換開關在“遙控”。

(2) 手動模式“MANU”。這種模式可以實現(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)生事故時使用緊急停止按鈕,緊急停止使生產(chǎn)線上的機器人的所有動作立即停止,壓機立即停車。如:壓機的主電機、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。當緊急停止時,生產(chǎn)線兩邊各有一個紅色信號燈閃爍。緊急停止時,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 在壓機控制板上顯示故障號;
    ② 在主控制臺及相關單元的控制臺上顯示故障發(fā)生的位置及內容;
    ③ 緊急停止按鈕;
    ④ 緊急停止按鈕的位置,每個安全圍欄門“申請進入控制臺”上及主控制臺上。

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

    ① 每個機器人控制臺;
    ② 每個壓機控制臺;
    ③ 每個雙手按鈕;
    ④ 主控制臺;
    ⑤ 線末零件計數(shù)臺。

(6) 故障診斷。自動化控制系統(tǒng)能通過現(xiàn)場總線實時監(jiān)測生產(chǎn)線的運行狀態(tài),對機器人、PLC與壓力機的異常狀態(tài)能及時進行報警并進行相應的診斷。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)線具有故障遠程診斷功能。當生產(chǎn)線發(fā)生無法解決的故障時,使用人員啟動遠程診斷功能,制造商能通過因特網(wǎng)讀取生產(chǎn)線運行狀態(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,一方面通過提高機器人速度和壓機速度可以直接提高生產(chǎn)線的節(jié)拍,另一方面通過優(yōu)化機器人及壓機的程序,減少二者的等待時間間隔提高生產(chǎn)線節(jié)拍。具體地說,送料時修改機器人程序,在機器人未完全退出中間時即呼叫壓機起動,在壓機下行到一定位置時,壓機將檢測機器人是否完全退出,否則壓機立即停機,保證了設備的安全; 取料時修改壓機的程序,在壓機未到上死點時,即呼叫機器人起動,當壓機停到上死點時,機器人已經(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,調試速度快,機械手式的全自動生產(chǎn)線,調試一個零件(需制造6套端拾器及具零件編程等)共需3天的時間,而機器人生產(chǎn)線調試一個零件僅需1天的時間。

(3) 零件質量高。機器人全自動生產(chǎn)線,下料機從前一工位取料放入到清洗機上,清洗加油完成并送到位后,后一工位的機器人再從定位臺L取判放人模具,而機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),零件質量高,特別對外觀件有重要意義。

(4) 機器人編程方便快捷。由于每臺機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現(xiàn)機器人的各種動作。

(5) 柔性大。機器人最大的特點是柔性大,可以單軸運動,也可6軸聯(lián)動完成各種復雜的空間運動,其軌跡可以是各個空間方向的直線、圓周,可以是各種規(guī)則或下規(guī)則空間曲線。任何結構的模具,機器人皆可輕易上料、取料。

5、結束語

長豐機器人沖壓生產(chǎn)線是國內第一條采用總線控制、網(wǎng)絡連接等國際先進技術的機器人沖壓生產(chǎn)線,功能強大,操作方便。同時將操作工人從繁重、單調、危險的工作環(huán)境中解放出來。隨著A線機器人生產(chǎn)線在沖壓領域的成功應用,提高了國內沖壓行業(yè)的自動化水平,增強了在世界上的競爭能力。

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

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