KUKA机器人自动化线板料“零”切换

文/李峰,吕兵,黄传鹏,胡贤龙,晋磊·奇瑞汽车股份有限公司

KUKA机器人自动化线板料“零”切换

文/李峰,吕兵,黄传鹏,胡贤龙,晋磊·奇瑞汽车股份有限公司

在精益生产理论应用日益广泛的今天，随着“多品种、小批量”生产方式的逐步实施，原来的“少品种、大批量”的生产模式已经远远不能满足现代化生产的要求。随着自动化冲压技术在汽车行业的高速发展与广泛应用，各大汽车企业越来越重视自动化技术的研究与改善。本文主要阐述奇瑞汽车股份有限公司KUKA机器人自动化线板料“零”切换的分析及应用。

简介

目前奇瑞汽车股份有限公司共有KUKA机器人自动化冲压线4条，以下简要介绍KUKA自动化系统及机器人。

自动化系统

以冲压某车间A线为例，自动化系统主要包括：总控制台、主操作台、拆垛系统（两台可移动拆垛工作台、磁性皮带送料机等）、涂油机、对中台、压力机（1台1600t、3台800t）、上下料系统(6台KR120P机器人）、线尾输送系统（皮带机及检验台）。

机器人

KUKA机器人为6轴关节，自由度大，柔性强（图1）。该机器人具有相对、绝对和世界坐标位置的感应，每个轴均有机械精确位置通过校准程序进行校准，可以实现单轴运动，也可实现6轴联动以完成各种复杂的空间运动，其轨迹可以是各个空间方向的直线、圆周，也可以是各种规则空间曲线，有自动、手动两种运行模式，其中手动运行分笛卡尔式运行及与轴相关的运行，可用空间鼠标器及运行按键操作。额定荷重120kg，最大运动半径R3501mm。

图1 6轴机器人

意义

实现自动化生产板料“零”切换的意义在于：⑴可增加有效作业时间，提升生产效率，降低生产成本，缩短工人作业时间、降低作业劳动强度；⑵更有利于多品种、小批量生产模式的推行；⑶有利于减少库存，提高存货周转率与工位器具周转效率。

工艺流程

在准备好板料并吊放在拆垛小车的情况下，将拆垛小车开进到位后，当前拆垛小车上最后一张板料生产完，拆垛小车上末料检测开关触发开始制动，随即将检测不到板料信号通过Profibus总线远程接口模块传至拆垛机器人，拆垛机器人收到信号后回到原始位置（home点），系统根据默认程序传输信号，机器人接收指令后低速运行依次经过PICKUP_ST1—ST1_TOP—TB_ST1_HP1—CENTER—LOAD_WS_IN_HP—LOAD_WS_IN点后循环运行。

作业实施要点与标准规范

板料吊放

⑴作业实施要点：根据生产制件板料尺寸及拆垛小车结构图进行分析，在拆垛小车上绘制横向3条直线、纵向4条直线，确定A线所有板料在拆垛小车上的吊放位置，同时制作相关吊料辅具。⑵标准规范：起重作业人员吊放板料时必须严格按照拆垛板料切换操作要领书进行，板料放置位置必须与现场工艺文件要求一致（允许误差±2cm）。

磁力分张器放置

⑴作业实施要点：不同制件板料形状尺寸不同，根据其在拆垛小车上的吊放位置，对磁力分张器进行顺序编号，通过现场试验确定各制件板料在拆垛小车上吊放后其相应放置的磁力分张器。⑵标准规范：板料吊装完毕后，按照拆垛板料切换操作要领书放置对应磁力分张器，确保生产时板料能够充分分离，同时要拆垛机器人端拾器与磁力分张器基座互不干涉。

末料检测器放置

末料检测器应放置在垛料最后一张板料下表面，确保其感应正常，无外物干涉（如板料包装纸等）。

拆垛端拾器吸盘固化

⑴作业实施要点：根据所生产板料尺寸与形状，结合端拾器组合特点，利用AutoCAD等相关软件，绘制并确定拆垛专用/通用端拾器并对端拾器上吸盘位置进行固化。⑵标准规范：生产切换时，根据生产制件选择安装相应端拾器，每周检查维护（端拾器垂直度、平面度是否符合规范要求等）。

拆垛机器人程序固化

图2 R1机器人各点

⑴作业实施要点：根据各制件板料在拆垛小车上吊放位置的固化，拆垛机器人运行轨迹也要进行调整示教。如图2所示，R1机器人各点详解如下：①PICKUP_ST1：该点在板料的正上方20mm左右（需要示教）。②ST1_TOP：该点由拆垛机器人自动计算得出，不需要示教。在PICKUP_ST1点上520mm，具体可以在程序中修改，可以避免拆垛机器人和拆垛小车的磁力分张器干涉。③TB_ ST1_HP1：该点为机器人从CENTER点到ST1_TOP之间的辅助点，要避免机器人和其他设备干涉（需要示教）。④CENTER：该点在板料的正上方（需要示教）。⑤LOAD_WS_IN_HP：该点为机器人从CENTER到LOAD_WS_IN之间的辅助点（需要示教）。⑥LOAD_WS_IN：机器人在该点放板料到传输皮带（需要示教）。

拆垛机器人第一次抓取板料时会启动检测功能。机器人走到PICKUP点后开始检测抓取点，检测后机器人将不再检测（当两个通道的真空都建立，机器人即认为到了抓取点），以后将直接快速移动到抓取点抓取板料。

⑵标准规范：拆垛机器人程序固化后，不允许生产班组私自示教更改机器人运行轨迹，因机器人默认程序探测高度为300mm，故此在示教PICKUP_ ST1点时充分考虑探测高度，同时要求左右两台拆垛小车板料数量误差不得大于50张（100mm）。

综上所述，以端拾器改善和《板料吊放标准》为基础，以对各制件拆垛机器人程序固化为前提，根据《拆垛板料切换操作要领书》作业，KUKA机器人自动化线可实现板料“零”切换。

结束语

伴随着电子技术的发展，联机、联线、联网等技术得到了充分应用，冲压装备自动化技术取得了长足的进步与广泛应用。冲压自动化线板料“零”切换技术的分析及应用，提高了生产效率。带来了较大的经济效益，为冲压车间后期自动化生产效率提升工作提供了思路和成功案例，同时也为公司冲压生产技术与国内合资企业甚至欧美汽车工业接轨奠定了基础。