四類典型的機(jī)器人智能焊接解決方案(三):電梯門生產(chǎn)的高度靈活的機(jī)器人單元

每年有超過80,000塊電梯門板由慕尼黑的Meiller Aufzugtüren工廠生產(chǎn)，并且門板的尺寸無限變化多樣，這對(duì)于生產(chǎn)則意味著必須處理特小的批次尺寸和無限的不同變化產(chǎn)品，鑒于這些因素的存在，就必須開發(fā)出能毫無問題應(yīng)對(duì)所涉及要求的挑戰(zhàn)的生產(chǎn)系統(tǒng)。

工廠負(fù)責(zé)人Klaus Schafranietz使用具有很高的自動(dòng)化程度但并不是完全自動(dòng)化的智能系統(tǒng)來完成生產(chǎn)任務(wù)：

“由于我們堅(jiān)定地相信我們寬廣的生產(chǎn)范圍將超出完全自動(dòng)化系統(tǒng)的能力，并且這將負(fù)面影響再加工時(shí)間，所以我們將直接采用混合系統(tǒng)。組合使用機(jī)器人輔助操作和手動(dòng)操作已經(jīng)被證明是高度有效的，每周可生產(chǎn)大約1,500塊門板。”

無可否認(rèn)地——這工作分項(xiàng)分配有些不均勻，操作員的工作僅限于金屬板和型材的載入以及零件的夾持，而庫(kù)卡的兩臺(tái)KR 150 R3300 prime K型工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行所有必須生產(chǎn)步驟：凸焊、點(diǎn)焊、裝卸、沖壓、成型和最終的放置。

當(dāng)置換平臺(tái)一側(cè)的操作員正忙于裝載和夾持時(shí)，另一側(cè)已開始其工作：第一步，兩臺(tái)KR QUANTEC PRIME機(jī)器人啟動(dòng)所需的焊接，安裝在為獲得最大可達(dá)距離的底座上以及配備有專用焊槍1號(hào)機(jī)器人實(shí)施凸焊，此工藝提供了決定性的優(yōu)勢(shì)，即可一次性執(zhí)行兩次焊接：這樣，KR QUANTEC PRIME就能將外部殼體的頂部和底部同時(shí)與外導(dǎo)軌相連接。

而安裝在底座上的2號(hào)機(jī)器人同時(shí)將開放的U型導(dǎo)軌點(diǎn)焊到門板的底面上，此過程所花的時(shí)間比凸焊短，因此當(dāng)1號(hào)機(jī)器人仍然在焊接時(shí)，2號(hào)機(jī)器人就已經(jīng)利用Stäubli Connectors公司的刀具自動(dòng)切換系統(tǒng)將其焊槍切換為真空機(jī)械爪，從而轉(zhuǎn)變?yōu)檠b卸專家。

一旦完成所有凸焊焊縫，則2號(hào)機(jī)器人就會(huì)抓取門板并將其移動(dòng)到?jīng)_壓站，在此處將各排孔洞沖壓到門板中。Klaus Schafraniet總結(jié)了這里重要的一些因素：“門的下導(dǎo)向件隨后將被轉(zhuǎn)入沖孔中，而這里所需的精度為2/10mm，將門板定位在沖孔機(jī)上的機(jī)器人就專門負(fù)責(zé)確保達(dá)到這一精度。

我們的KR QUANTEC PRIME機(jī)器人能快速、可靠和以最高精度完成此工作——盡管所要求的精度非常高，我們?cè)诖斯ぷ髡咎帥]有出現(xiàn)任何廢品。”在沖壓之后，機(jī)器人將門板移動(dòng)到壓力機(jī)處，此壓力機(jī)將在某一角凸出的金屬板部分稍微壓縮，以排除掉導(dǎo)致傷害的可能。

當(dāng)將門板放置于托盤上后，機(jī)器人的工作就結(jié)束了，在這一階段門板可直接安裝而不需要進(jìn)一步的重新加工。此機(jī)器人系統(tǒng)可生產(chǎn)長(zhǎng)度最大為3,500mm以及重量約為90kg的門板。得益于其最高為150kg的裝載能力以及3301mm的可達(dá)距離，搬運(yùn)超大尺寸的門板對(duì)于KR QUANTEC PRIME機(jī)器人來說都不是問題。

“利用新的系統(tǒng)，我們不僅可以達(dá)到最高的靈活性，而且還設(shè)置了生產(chǎn)質(zhì)量的基準(zhǔn)。KR QUANTEC PRIME焊接機(jī)器人以及使用的焊接工程技術(shù)確保完美焊縫以及精確確定的能量輸入，門板在焊接過程中溫度只會(huì)稍微升高，我們幾乎不再遇到任何熱變形、形變或旋轉(zhuǎn)偏差，”Schafranietz總結(jié)道。

為了應(yīng)對(duì)生產(chǎn)工程方面的無限變化，Meiller Aufzugtüren公司一貫使用具有各種參數(shù)設(shè)置的切削加工方案。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，操作員只需要選擇好材料——不銹鋼、鍍鋅鋼或熱浸鍍鋅鋼——以及門板的長(zhǎng)度和寬度。而使用了機(jī)器人控制器的情況就相當(dāng)不同。

KR C4不僅計(jì)算機(jī)器人動(dòng)作，包括碰撞監(jiān)測(cè)，而且還計(jì)算出每個(gè)點(diǎn)焊縫的參數(shù)和位置、所需的沖孔操作的次數(shù)和位置以及夾具的位置，而對(duì)每個(gè)門板所有這些操作都不斷的重復(fù)執(zhí)行。

KUKA KR C4機(jī)器人因有著高級(jí)性能而在此任務(wù)方面令人印象深刻。此高性能控制器能輕易處理大量不同的方案以及各種復(fù)雜的控制任務(wù)。因此，PLC中不會(huì)存儲(chǔ)任何參數(shù)，而是將參數(shù)保存在機(jī)器人控制器中。

西門子的PLC以及其基于WinCC的可視化系統(tǒng)只用于數(shù)據(jù)輸入、狀態(tài)指示以及置換平臺(tái)、沖孔機(jī)和壓力機(jī)等外圍設(shè)備的控制。

總之，此系統(tǒng)不僅能提供令人印象深刻的靈活性、質(zhì)量和操作便捷性，而且由于采用了庫(kù)卡的現(xiàn)代機(jī)器人還提供了出色的經(jīng)濟(jì)性，而這一點(diǎn)正是Klaus Schafranietz感到特別滿意的地方：“利用新的機(jī)器人單元，我們能為每個(gè)可直接安裝的門板實(shí)現(xiàn)90s的周期時(shí)間。與老的龍門系統(tǒng)相比，這相當(dāng)于令人難以置信的300%的增長(zhǎng)。”