企業(yè)案例019折彎機器人

1、折彎機器人系統(tǒng)解決方案 日 期 2015年6月15日折彎中心上下料生產(chǎn)系統(tǒng)解決方案  在改造之前，瑞凡工廠折彎工序的板材上下料一直保留著傳統(tǒng)的人工傳送方式。而最新需要折彎作業(yè)的板材為3mm厚、的大尺寸碳鋼板材，該產(chǎn)品的折彎作業(yè)人工操作難度大，需要的體力勞動強，且產(chǎn)生潛在的安全隱患風(fēng)險。     為能以降低生產(chǎn)成本并提高產(chǎn)品品質(zhì)，用戶希望在經(jīng)濟的投資原酸范圍內(nèi)，能提供一種自動化的解決方案，并且能保證改造后的設(shè)備具有高度的穩(wěn)定性、可靠性和自動化程度。     Think Automation在溝通用戶需求后，發(fā)現(xiàn)了另一潛在的需求

2、：設(shè)備市場的競爭變化要求改造后的系統(tǒng)具有一定的柔性生產(chǎn)能力適應(yīng)多批次、小批量產(chǎn)品生產(chǎn)間的快速切換。由此，雙方達(dá)成了一致的改造方案思路采用多關(guān)節(jié)機器人上下料。機器人折彎解決方案存在問題:1.基于經(jīng)濟實用性考慮，整個自動化改造項目成本控制嚴(yán)格，Think Automation首要考慮的是在有限的預(yù)算內(nèi)實現(xiàn)最優(yōu)化的系統(tǒng)構(gòu)造。2.上下料的便利性：由于本案暫不涉及自動化生產(chǎn)連線，前道的金屬板來料為人工集中送入，這就需要考慮如何應(yīng)對人工上料后形成的定位誤差。3.該金屬板材最終用于果樹加工機械設(shè)備的鈑金件，因此整個加工過程需要盡力實現(xiàn)無刮痕的作業(yè)目標(biāo)。4.在機床本身數(shù)控系統(tǒng)DELEM不完全開放的前提下，實現(xiàn)

3、機器人折彎動作與機床進刀動作的同步。5.折彎機工作臺面較低，而機器人作業(yè)需要保證有一定的凈高空間。解決方案：1.現(xiàn)場布局設(shè)計：Think Automation為瑞帆設(shè)計了一種四工位機器人自動化系統(tǒng)，整個系統(tǒng)呈“十”字形布局：機器人居中，分別對應(yīng)折彎機、人工集中上料暫存、重力對中定位架、成型產(chǎn)品下料臺。該種設(shè)置方式布局緊湊，節(jié)省了工廠空間，提高了工位間的轉(zhuǎn)換作業(yè)效率。2.機器人選型問題：，3mm厚板材，重約100多kg，如此尺寸與體量，機器人系統(tǒng)的設(shè)計及選型均需要慎重考慮：為此，在綜合估計了機器人手臂活動范圍與作業(yè)區(qū)間尺寸的匹配性、抓手自重重量及抓取金屬板后的重心偏離因素、以及機器人末端有效負(fù)載

4、衰減曲線，Think Automation為用戶選擇了KUKA機器人KR 240 R2900。該款機器人屬于KUKA家族 QUANTEC-ULTRAS系列，該系列機器人具有在重負(fù)荷情況下提供最佳績效和無限動態(tài)特性的性能優(yōu)點。KR 240 R2900機器人作用半徑大至 2900 毫米，而機身只有 1145 公斤的自重，并可輕松操作處理高達(dá) 240 公斤的負(fù)荷。3.機器人作業(yè)空間的拓展與機動性能的提高：      盡管KR 240 R2900機器人具有2900 毫米的臂展半徑，但這在該項目中并不能完全滿足大尺寸產(chǎn)品折彎作業(yè)中的翻轉(zhuǎn)空間需要，因此，Think Autom

5、ation為機器人加裝了3M的行走機構(gòu)（與機器人集成于一體的直線導(dǎo)軌，導(dǎo)軌伺服作為第7軸直接接入KUKA機器人控制系統(tǒng)進行集中控制），以最大化發(fā)揮機器人機動性能，提高作業(yè)空間的寬度，以減少大尺寸產(chǎn)品折彎作業(yè)期間轉(zhuǎn)向時的周邊設(shè)備干涉影響。4.折彎用機器人抓手設(shè)計：      產(chǎn)品重量已超過100kg，考慮機器人末端有效負(fù)載衰減及板材產(chǎn)品抓取后的中心偏離等因素，即使選擇240kg負(fù)載的機器人，也需要更進一步優(yōu)化抓手設(shè)計，使得抓手在保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下，盡可能降低自重，以使得機器人作業(yè)效率更高、更節(jié)能。用戶對于板材表面無刮痕作業(yè)要求，需要Think Automation

6、考慮抓手的優(yōu)化設(shè)計，以保證抓取后的受力平衡、表面無損傷?；谝陨峡紤]，Think Automation最終設(shè)計了航空鋁型材結(jié)構(gòu)作支撐的框架構(gòu)造作為抓手支撐，厚唇邊單層吸盤組以9×3的矩陣平均分布于型材支架上，并由9組閥體分組控制真空。該設(shè)計方案由Think Automation機械工程師據(jù)多年的經(jīng)驗，并吸取了國外成熟的應(yīng)用技術(shù)后，獨立設(shè)計而成。最終交付使用的抓手吸取板材穩(wěn)定，形成真空速度快，搬運作業(yè)中受力均衡，且結(jié)構(gòu)堅固耐用。5.折彎前后的上料及下料機構(gòu)的設(shè)計：      在現(xiàn)場無自動化連線的前提下，Think Automation設(shè)計了建議可靠的成品儲

7、料架及集中上料對方機構(gòu)。集中上料定位機構(gòu)為一焊接制成的直角型導(dǎo)向機構(gòu)，只需要人工用叉車將一托班板材集中叉放到導(dǎo)向機構(gòu)內(nèi)即可。機器人抓取作業(yè)時通過光電信號及抓手真空度檢測判斷板材位置。因機器人本身具有穩(wěn)定可靠的高重復(fù)定位精度，且折彎后的產(chǎn)品無需很高的碼放要求，因此下料機構(gòu)同樣為一帶直角型導(dǎo)向阻隔機構(gòu)的簡單碼放工作臺。6.折彎產(chǎn)品抓取前的中心定位精度控制：      折彎作業(yè)需要精確的定位精度及對準(zhǔn)位置，而該案中靠人工集中上料放置的板材不具有可行的位置精度，且人工作業(yè)的隨機性無法保證一致性。Think Automation為用戶設(shè)計了專用的重力中心點定位架一副雙角度傾

8、斜的滾珠定位架（詳見圖示）。而該定位架的巧妙之處在于充分利用了產(chǎn)品自重與一致整齊的邊緣特性及機器人的動作柔性，且并未耗費太多的檢測及電子機械結(jié)構(gòu)。 機器人在抓取人工堆置的板材后，現(xiàn)將板材移放到定位架（該過程機器暫不需要考慮精確定位問題，只需要模糊匹配即可），抓手松開后，鐵板通過自重作用下，通過部署于定位架底部的若干滾珠及兩角邊上的滾輪滑動到角落。此時，機器人再從程序設(shè)定好的中心點位置進行二次抓取后，搬移到折彎機進行作業(yè)。改造后的自動化系統(tǒng)成效:1.高產(chǎn)能高效率：如眾多自動化系統(tǒng)功效一樣，瑞凡機器人折彎系統(tǒng)為工廠折彎效率的提升做出了很有說服力的貢獻(xiàn)至少，機器人解決了人工作業(yè)的勞動強度與安全風(fēng)險難題，同時，可24小時連續(xù)無疲勞作業(yè)的特性是無與倫比的。2.高柔性高穩(wěn)定性：機器人通過計算機