KUKA機器人自動化線板料“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機器人自動化線板料“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

在精益生產理論應用日益廣泛的今天，隨著“多品種、小批量”生產方式的逐步實施，原來的“少品種、大批量”的生產模式已經遠遠不能滿足現代化生產的要求。隨著自動化沖壓技術在汽車行業的高速發展與廣泛應用，各大汽車企業越來越重視自動化技術的研究與改善。本文主要闡述奇瑞汽車股份有限公司KUKA機器人自動化線板料“零”切換的分析及應用。

簡介

目前奇瑞汽車股份有限公司共有KUKA機器人自動化沖壓線4條，以下簡要介紹KUKA自動化系統及機器人。

自動化系統

以沖壓某車間A線為例，自動化系統主要包括：總控制臺、主操作臺、拆垛系統（兩臺可移動拆垛工作臺、磁性皮帶送料機等）、涂油機、對中臺、壓力機（1臺1600t、3臺800t）、上下料系統(6臺KR120P機器人）、線尾輸送系統（皮帶機及檢驗臺）。

機器人

KUKA機器人為6軸關節，自由度大，柔性強（圖1）。該機器人具有相對、絕對和世界坐標位置的感應，每個軸均有機械精確位置通過校準程序進行校準，可以實現單軸運動，也可實現6軸聯動以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，也可以是各種規則空間曲線，有自動、手動兩種運行模式，其中手動運行分笛卡爾式運行及與軸相關的運行，可用空間鼠標器及運行按鍵操作。額定荷重120kg，最大運動半徑R3501mm。

圖1 6軸機器人

意義

實現自動化生產板料“零”切換的意義在于：⑴可增加有效作業時間，提升生產效率，降低生產成本，縮短工人作業時間、降低作業勞動強度；⑵更有利于多品種、小批量生產模式的推行；⑶有利于減少庫存，提高存貨周轉率與工位器具周轉效率。

工藝流程

在準備好板料并吊放在拆垛小車的情況下，將拆垛小車開進到位后，當前拆垛小車上最后一張板料生產完，拆垛小車上末料檢測開關觸發開始制動，隨即將檢測不到板料信號通過Profibus總線遠程接口模塊傳至拆垛機器人，拆垛機器人收到信號后回到原始位置（home點），系統根據默認程序傳輸信號，機器人接收指令后低速運行依次經過PICKUP_ST1—ST1_TOP—TB_ST1_HP1—CENTER—LOAD_WS_IN_HP—LOAD_WS_IN點后循環運行。

作業實施要點與標準規范

板料吊放

⑴作業實施要點：根據生產制件板料尺寸及拆垛小車結構圖進行分析，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，同時制作相關吊料輔具。⑵標準規范：起重作業人員吊放板料時必須嚴格按照拆垛板料切換操作要領書進行，板料放置位置必須與現場工藝文件要求一致（允許誤差±2cm）。

磁力分張器放置

⑴作業實施要點：不同制件板料形狀尺寸不同，根據其在拆垛小車上的吊放位置，對磁力分張器進行順序編號，通過現場試驗確定各制件板料在拆垛小車上吊放后其相應放置的磁力分張器。⑵標準規范：板料吊裝完畢后，按照拆垛板料切換操作要領書放置對應磁力分張器，確保生產時板料能夠充分分離，同時要拆垛機器人端拾器與磁力分張器基座互不干涉。

末料檢測器放置

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

拆垛端拾器吸盤固化

⑴作業實施要點：根據所生產板料尺寸與形狀，結合端拾器組合特點，利用AutoCAD等相關軟件，繪制并確定拆垛專用/通用端拾器并對端拾器上吸盤位置進行固化。⑵標準規范：生產切換時，根據生產制件選擇安裝相應端拾器，每周檢查維護（端拾器垂直度、平面度是否符合規范要求等）。

拆垛機器人程序固化

圖2 R1機器人各點

⑴作業實施要點：根據各制件板料在拆垛小車上吊放位置的固化，拆垛機器人運行軌跡也要進行調整示教。如圖2所示，R1機器人各點詳解如下：①PICKUP_ST1：該點在板料的正上方20mm左右（需要示教）。②ST1_TOP：該點由拆垛機器人自動計算得出，不需要示教。在PICKUP_ST1點上520mm，具體可以在程序中修改，可以避免拆垛機器人和拆垛小車的磁力分張器干涉。③TB_ ST1_HP1：該點為機器人從CENTER點到ST1_TOP之間的輔助點，要避免機器人和其他設備干涉（需要示教）。④CENTER：該點在板料的正上方（需要示教）。⑤LOAD_WS_IN_HP：該點為機器人從CENTER到LOAD_WS_IN之間的輔助點（需要示教）。⑥LOAD_WS_IN：機器人在該點放板料到傳輸皮帶（需要示教）。

拆垛機器人第一次抓取板料時會啟動檢測功能。機器人走到PICKUP點后開始檢測抓取點，檢測后機器人將不再檢測（當兩個通道的真空都建立，機器人即認為到了抓取點），以后將直接快速移動到抓取點抓取板料。

⑵標準規范：拆垛機器人程序固化后，不允許生產班組私自示教更改機器人運行軌跡，因機器人默認程序探測高度為300mm，故此在示教PICKUP_ ST1點時充分考慮探測高度，同時要求左右兩臺拆垛小車板料數量誤差不得大于50張（100mm）。

綜上所述，以端拾器改善和《板料吊放標準》為基礎，以對各制件拆垛機器人程序固化為前提，根據《拆垛板料切換操作要領書》作業，KUKA機器人自動化線可實現板料“零”切換。

結束語

伴隨著電子技術的發展，聯機、聯線、聯網等技術得到了充分應用，沖壓裝備自動化技術取得了長足的進步與廣泛應用。沖壓自動化線板料“零”切換技術的分析及應用，提高了生產效率。帶來了較大的經濟效益，為沖壓車間后期自動化生產效率提升工作提供了思路和成功案例，同時也為公司沖壓生產技術與國內合資企業甚至歐美汽車工業接軌奠定了基礎。