四類典型的機器人智能焊接解決方案(三):電梯門生產的高度靈活的機器人單元

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

工廠負責人Klaus Schafranietz使用具有很高的自動化程度但并不是完全自動化的智能系統來完成生產任務：

“由于我們堅定地相信我們寬廣的生產范圍將超出完全自動化系統的能力，并且這將負面影響再加工時間，所以我們將直接采用混合系統。組合使用機器人輔助操作和手動操作已經被證明是高度有效的，每周可生產大約1,500塊門板。”

無可否認地——這工作分項分配有些不均勻，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，而庫卡的兩臺KR 150 R3300 prime K型工業機器人執行所有必須生產步驟：凸焊、點焊、裝卸、沖壓、成型和最終的放置。

當置換平臺一側的操作員正忙于裝載和夾持時，另一側已開始其工作：第一步，兩臺KR QUANTEC PRIME機器人啟動所需的焊接，安裝在為獲得最大可達距離的底座上以及配備有專用焊槍1號機器人實施凸焊，此工藝提供了決定性的優勢，即可一次性執行兩次焊接：這樣，KR QUANTEC PRIME就能將外部殼體的頂部和底部同時與外導軌相連接。

而安裝在底座上的2號機器人同時將開放的U型導軌點焊到門板的底面上，此過程所花的時間比凸焊短，因此當1號機器人仍然在焊接時，2號機器人就已經利用Stäubli Connectors公司的刀具自動切換系統將其焊槍切換為真空機械爪，從而轉變為裝卸專家。

一旦完成所有凸焊焊縫，則2號機器人就會抓取門板并將其移動到沖壓站，在此處將各排孔洞沖壓到門板中。Klaus Schafraniet總結了這里重要的一些因素：“門的下導向件隨后將被轉入沖孔中，而這里所需的精度為2/10mm，將門板定位在沖孔機上的機器人就專門負責確保達到這一精度。

我們的KR QUANTEC PRIME機器人能快速、可靠和以最高精度完成此工作——盡管所要求的精度非常高，我們在此工作站處沒有出現任何廢品。”在沖壓之后，機器人將門板移動到壓力機處，此壓力機將在某一角凸出的金屬板部分稍微壓縮，以排除掉導致傷害的可能。

當將門板放置于托盤上后，機器人的工作就結束了，在這一階段門板可直接安裝而不需要進一步的重新加工。此機器人系統可生產長度最大為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的可達距離，搬運超大尺寸的門板對于KR QUANTEC PRIME機器人來說都不是問題。

“利用新的系統，我們不僅可以達到最高的靈活性，而且還設置了生產質量的基準。KR QUANTEC PRIME焊接機器人以及使用的焊接工程技術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稍微升高，我們幾乎不再遇到任何熱變形、形變或旋轉偏差，”Schafranietz總結道。

為了應對生產工程方面的無限變化，Meiller Aufzugtüren公司一貫使用具有各種參數設置的切削加工方案。當系統啟動時，操作員只需要選擇好材料——不銹鋼、鍍鋅鋼或熱浸鍍鋅鋼——以及門板的長度和寬度。而使用了機器人控制器的情況就相當不同。

KR C4不僅計算機器人動作，包括碰撞監測，而且還計算出每個點焊縫的參數和位置、所需的沖孔操作的次數和位置以及夾具的位置，而對每個門板所有這些操作都不斷的重復執行。

KUKA KR C4機器人因有著高級性能而在此任務方面令人印象深刻。此高性能控制器能輕易處理大量不同的方案以及各種復雜的控制任務。因此，PLC中不會存儲任何參數，而是將參數保存在機器人控制器中。

西門子的PLC以及其基于WinCC的可視化系統只用于數據輸入、狀態指示以及置換平臺、沖孔機和壓力機等外圍設備的控制。

總之，此系統不僅能提供令人印象深刻的靈活性、質量和操作便捷性，而且由于采用了庫卡的現代機器人還提供了出色的經濟性，而這一點正是Klaus Schafranietz感到特別滿意的地方：“利用新的機器人單元，我們能為每個可直接安裝的門板實現90s的周期時間。與老的龍門系統相比，這相當于令人難以置信的300%的增長。”