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        滾邊機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用

        2015-12-02 01:37:08湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院十堰442002陳君寶
        金屬加工(冷加工) 2015年22期
        關(guān)鍵詞:程序動(dòng)作

        ■湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院(十堰 442002)陳君寶

        機(jī)器人滾邊壓合技術(shù),已經(jīng)被應(yīng)用于轎車(chē)白車(chē)身關(guān)鍵部件的包邊制造中,主要部件有頂蓋天窗、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、行李廂蓋、車(chē)門(mén)、翼子板和輪罩。雖然現(xiàn)在滾邊工藝比較成熟,但是滾邊機(jī)器人的應(yīng)用仍是比較復(fù)雜的,滾邊機(jī)器人的程序一般由計(jì)算機(jī)仿真軟件生成,即OLP程序,最后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精確的示教調(diào)整,一般兩臺(tái)機(jī)器人同時(shí)進(jìn)行滾壓作業(yè)(見(jiàn)圖1)。

        圖1 機(jī)器人滾邊作業(yè)

        針對(duì)不同車(chē)型、不同車(chē)身部位,只需變更滾邊機(jī)器人的程序即可加工,所以柔性化程序比較高,根據(jù)不同產(chǎn)品確定1個(gè)主程序,每種車(chē)型一般只有1個(gè)主程序,并可調(diào)用子程序,如PNS0031。根據(jù)不同節(jié)拍、不同的安裝模具等,確認(rèn)不同的子程序,子程序的命名需能描述出加工的車(chē)型、加工車(chē)的部位及進(jìn)行什么操作,名稱要讓使用人員看到后能夠明白其中的意思。圖2所示為程序?yàn)g覽界面。圖1、圖2只是舉例企業(yè)機(jī)器人滾邊的一種形式,針對(duì)機(jī)器人布局及程序命名,各企業(yè)有不同的標(biāo)準(zhǔn)。

        圖2 滾邊機(jī)器人的程序界面

        為方便不同人員的理解,機(jī)器人示教程序的命名規(guī)則為“車(chē)部位_左右_功能_車(chē)型_夾具.TP”,舉例如下:

        FR_L_F_42L_A.TP(前門(mén)_左_精滾_42L_A夾具) ;這是汽車(chē)42L車(chē)型左前門(mén)的精滾程序,針對(duì)A夾具

        FR_L_P_42L_A.TP(前門(mén)_左_預(yù)滾_42L_A夾具) ;這是汽車(chē)42L車(chē)型左前門(mén)的預(yù)滾程序,針對(duì)A夾具

        1.滾壓頭的介紹

        機(jī)器人滾邊中,非常重要的部件是滾壓頭,每個(gè)企業(yè)設(shè)計(jì)的都不同。主要是根據(jù)產(chǎn)品的不同、節(jié)拍的不同以及采用機(jī)器人數(shù)量的不同而進(jìn)行合理設(shè)計(jì),圖3所示為不同種類(lèi)滾壓頭。

        圖3 不同種類(lèi)滾壓頭

        機(jī)器人控制器控制滾輪的運(yùn)動(dòng)軌跡和壓力,滾邊過(guò)程由機(jī)器人抓持滾輪架執(zhí)行滾邊程序,依次完成整個(gè)零件的滾邊,滾輪的運(yùn)動(dòng)軌跡和壓力控制通過(guò)機(jī)器人的編程實(shí)現(xiàn),其滾邊過(guò)程如圖4所示,可根據(jù)需要選擇2次滾邊或3次滾邊。

        圖4 滾邊過(guò)程示意圖

        (1)滾壓頭坐標(biāo)系的設(shè)定:應(yīng)用機(jī)器人的操作者,都知道用戶坐標(biāo)系及工具坐標(biāo)系的設(shè)定,可在現(xiàn)場(chǎng)示教時(shí)設(shè)置出來(lái),但由于滾壓頭的特殊性,只能采用直接輸入法輸入工具坐標(biāo)系的理論值。如圖5所示,工具坐標(biāo)系1位于終滾壓頭下斜面的中心上,離外邊緣10mm的地方作成。工具坐標(biāo)系2位于預(yù)滾壓頭下面的中心上,離外側(cè)端面10mm的地方作成。工具坐標(biāo)系3位于小徑下錐面的中心上,離外邊緣10mm的地方作成。工具坐標(biāo)系4位于小徑滾壓頭下面,離錐大端圓周線10mm的地方作成。工具坐標(biāo)系5位于設(shè)定二級(jí)工具找正銷(xiāo)的坐標(biāo)。找正銷(xiāo)是用于找正OLP程序理論位置與實(shí)際位置偏差的二級(jí)工具,也需前期指定理論坐標(biāo)值,零件精度必須符合圖樣要求。

        OLP程序到現(xiàn)場(chǎng)后通過(guò)程序變換(PROGRAM SHIFT)的操作方法,來(lái)進(jìn)行理論數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。并在實(shí)際滾壓時(shí),各個(gè)坐標(biāo)系的點(diǎn)與模具的45°倒角棱重合,精確保證理論位置與實(shí)際位置一致(見(jiàn)圖5)。

        (2)滾壓頭壓緊力的設(shè)定:機(jī)器人滾邊過(guò)程中,對(duì)滾壓頭施加合理壓力是滾邊質(zhì)量的重要保證。壓力大會(huì)破壞鈑金件,造成零件漆邊開(kāi)裂缺陷,同時(shí)可能在外板面表面形成包邊??;滾邊壓力小可能造成包邊過(guò)松,滾邊起皺等缺陷?,F(xiàn)介紹壓力控制由彈簧施壓的控制方法。

        在無(wú)件滾壓、帶件滾壓時(shí),通過(guò)控制程序中PR[5]的數(shù)值來(lái)控制滾壓壓力的大小。程序段為:

        24:L P[4]50mm/sec CNT20 Tool_Offset,PR[5:Off set];

        滾壓頭上有刻度尺,主要計(jì)量滾壓頭的伸縮量,同時(shí)換算成牛頓力或公斤力,各廠家有不同的標(biāo)準(zhǔn)。

        滾壓頭3 部分的伸縮量及力的選擇。①預(yù)滾壓壓頭:1~3mm行程、0.4~0.6kN、40~60kg。②終滾壓壓頭:5~8mm行程、1.2~2.0kN、120~195kg。③小徑的滾壓頭:沒(méi)有下壓壓力(工件0 touch的狀態(tài)示教)。

        實(shí)際加壓動(dòng)作點(diǎn),在單步無(wú)工件狀態(tài)下慢速移動(dòng)滾壓頭,保證滾壓頭的中線與模具倒角的內(nèi)輪廓線接觸,用手盤(pán)轉(zhuǎn)滾壓頭,用適當(dāng)?shù)牧α磕軌蛐D(zhuǎn)。

        (3)預(yù)滾壓及精滾壓的基本動(dòng)作:滾壓有6個(gè)基本動(dòng)作要實(shí)現(xiàn),如圖6所示。其控制語(yǔ)句及滾壓參數(shù)程序如下:

        示教時(shí)注意要點(diǎn):①6個(gè)基本動(dòng)作一個(gè)都不能少,省略的話非??赡軙?huì)影響品質(zhì)(如零件彎曲、板不良、外形歪斜等)。②注意速度的變化,貼上滾壓位置及離開(kāi)滾壓邊位置時(shí)速度要慢。③定位類(lèi)型指令的變化,慢速時(shí)采用接近直線的運(yùn)行方式,更準(zhǔn)確的到達(dá)所需位置,實(shí)際加工時(shí)采用CNT100,運(yùn)行時(shí)不減速,路徑比較平滑。④直接刀具補(bǔ)償指令中位置寄存器固定應(yīng)用PR[5],已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,盡可能不要變更。

        圖5 工具坐標(biāo)系的設(shè)定

        圖6 預(yù)滾壓及精滾壓的基本動(dòng)作

        (4)滾壓頭和模具的位置關(guān)系及注意事項(xiàng):模具除了汽車(chē)模型面外,輪廓線處有45°的倒角面,主要用于預(yù)滾壓時(shí)的導(dǎo)向及角度控制。滾壓模具表面質(zhì)量、與板件的貼合度、倒角的質(zhì)量等,在與滾壓頭的配合滾壓時(shí),都可能影響最終質(zhì)量,所以滾壓模具的質(zhì)量一定重點(diǎn)檢驗(yàn)。

        普通預(yù)滾壓時(shí)注意事項(xiàng):①滾壓頭和內(nèi)板件沒(méi)有干涉。②折彎的外板件的外邊緣沒(méi)有超出滾壓頭的端面。③折彎后板件角度成45°±5°。④工件彎曲的時(shí)候,模具上曲面和滾壓頭沒(méi)有干涉。⑤滾壓頭的側(cè)面相對(duì)于模具的45°倒角來(lái)說(shuō)是平行的。⑥滾壓頭的中心(即工具坐標(biāo)系位置)與模具45°倒角的內(nèi)棱線重合。⑦模具和滾壓頭的交面是直的。⑧預(yù)滾時(shí)壓頭下壓的初始量:鐵質(zhì)模具為2mm下壓量,樹(shù)脂模具為3mm下壓量。

        水滴狀滾壓邊時(shí)的二次預(yù)滾壓注意事項(xiàng):①在前面罩的一側(cè)一般是水滴狀的滾壓邊,先進(jìn)行普通預(yù)滾壓,然后進(jìn)行二次預(yù)滾壓。②二次預(yù)滾壓時(shí)滾壓頭的角度相對(duì)于45°倒角邊成+3°~+5°。③二次預(yù)滾壓時(shí)滾壓頭與模具之間有固定的間隙,下壓量為-4mm,如圖7所示。

        普通終滾壓注意事項(xiàng):①滾壓頭和內(nèi)板件沒(méi)有干涉。②折彎的外板件的外邊緣沒(méi)有超出滾壓頭的端面。③工件終彎曲的時(shí)候,模具上曲面和滾壓頭是貼合的。④滾壓頭的中心(即工具坐標(biāo)系位置)與模具45°倒角的內(nèi)棱線重合,如果是臺(tái)階式的滾壓頭,需注意壓頭的上、下端面超出折彎的板件。⑤終滾時(shí)壓頭下壓的量:鐵質(zhì)模具為5mm下壓量,樹(shù)脂模具為6mm下壓量。

        水滴狀滾壓邊時(shí)的終滾壓注意事項(xiàng):①滾壓頭和內(nèi)板件沒(méi)有干涉。②折彎的外板件的外邊緣沒(méi)有超出滾壓頭的端面。③在工件彎曲的時(shí)間,零件和滾壓頭之間的間隙是固定的。④工件終彎曲的時(shí)候,模具上曲面和滾壓頭是貼合的,不是彎曲的。⑤有臺(tái)階的滾輪中心在模具的上端面附近。⑥終滾時(shí)壓頭下壓的量:鐵質(zhì)模具為5mm下壓量,樹(shù)脂模具為6mm下壓量。

        滾壓頭工具的傾斜角度如圖8所示,左側(cè)在30°以內(nèi),右側(cè)在30°以外。傾斜超過(guò)30°時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。

        2.機(jī)器人的動(dòng)作軌跡

        滾壓程序的動(dòng)作類(lèi)型基本為直線動(dòng)作,相鄰兩點(diǎn)之間有一定的距離,劃分這個(gè)距離可按如下標(biāo)準(zhǔn):

        示教兩點(diǎn)之間模具外輪廓為直線,模具曲面平緩,間距可為200~400mm。

        示教兩點(diǎn)之間模具外輪廓為圓弧,模具曲面平緩,間距如下:①半徑為1000~2000mm,間距為30~50mm。②半徑為100~1000mm,間距為20~30mm。③半徑小于100mm、間距為5~20mm。

        示教兩點(diǎn)之間模具曲面波動(dòng)大,間距如下:①半徑為100~1000mm,間距為20~30mm。②半徑小于100mm,間距為5~20mm。

        理論上這些距離是在OLP程序中劃分好,但現(xiàn)場(chǎng)程序示教時(shí)需注意這些值,單步運(yùn)動(dòng)時(shí)注意一下運(yùn)行的距離,根據(jù)情況自己可以增加一些點(diǎn)。

        3.機(jī)器人速度及軌跡的平滑過(guò)渡

        (1)示教兩點(diǎn)之間模具外輪廓為直線,模具曲面平緩,速度為200~600mm/s。

        (2)示教兩點(diǎn)之間模具外輪廓為圓弧,模具曲面平緩,連續(xù)的速度變化為:600mm/s→300mm/s→100mm/s→300mm/s→600mm/s;具體程序如下:

        圖7 水滴狀滾壓邊時(shí)注意事項(xiàng)

        圖8 滾壓頭工具的傾斜角度

        從以上程序可以看出,根據(jù)被滾邊表面的情況不同,滾壓速度是變化的,特別是在圓弧曲率變化比較大的情況下,移動(dòng)方法為在滾輪附近旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的情況,單位為30°/s。

        4.結(jié)語(yǔ)

        機(jī)器人滾邊的基本動(dòng)作與理論位置的修正,不要只憑眼睛去進(jìn)行理論位置修正,這樣易出現(xiàn)板件曲折和壓緊量太少的情況,而是需用手去感覺(jué),因?yàn)镺LP程序中的數(shù)值是按3D數(shù)據(jù)作成,角度、下壓力、位置都與實(shí)際情況有出入。調(diào)整機(jī)器人滾邊動(dòng)作時(shí),在前期不需工件,直接示教滾輪在模具上的位置,這時(shí)注意示教動(dòng)作順序與速度,不要撞傷模具(滾輪比模具硬)。通過(guò)系列工作,才能保證機(jī)器人滾邊動(dòng)作正確,才能高效地保證產(chǎn)品質(zhì)量。

        [1]龔彪.淺談機(jī)器人滾邊在汽車(chē)行業(yè)中的實(shí)際運(yùn)用[J].大眾科技,2012(6):128-137.

        [2]徐佳麾.機(jī)器人滾邊技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù),2012(9):34-37.

        [3]謝栩聰.機(jī)器人滾邊技術(shù)在車(chē)身制造中的應(yīng)用[J].新技術(shù)探討,2012(5):27-29.

        [4]胡智勇.機(jī)器人滾邊工藝優(yōu)化[J].金屬加工(冷加工),2012(15):72-73.

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