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        一種新型橫梁機構(gòu)在機器人沖壓線的應(yīng)用

        2017-10-19 22:00:28黃少華江鈴汽車股份有限公司
        鍛造與沖壓 2017年20期
        關(guān)鍵詞:江鈴插座沖壓

        文/黃少華·江鈴汽車股份有限公司

        一種新型橫梁機構(gòu)在機器人沖壓線的應(yīng)用

        文/黃少華·江鈴汽車股份有限公司

        本文從江鈴汽車沖壓車間現(xiàn)有兩條全自動沖壓線A4線和A6線的實際情況出發(fā),介紹了一種新型的橫梁式端拾器安裝機構(gòu)并應(yīng)用于ABB機器人生產(chǎn)線,闡述了該改造方案及共線生產(chǎn)的應(yīng)用優(yōu)勢。

        江鈴汽車小藍沖壓車間有兩條全自動沖壓線A4線和A6線,其中A4線采用雙機械臂橫梁式的傳送方式,而A6線采用ABB七軸機器人IRB7600加ABB六軸機器人IRB6600的傳送方式,兩者傳送方式的不同造成相對應(yīng)的端拾器安裝機構(gòu)必然不同,因此兩條生產(chǎn)線產(chǎn)品端拾器結(jié)構(gòu)也不同,同一個產(chǎn)品無法在這兩條生產(chǎn)線上進行快速切換生產(chǎn)。同時自動生產(chǎn)線端拾器結(jié)構(gòu)的不同給新品開發(fā)帶來一定困難與制約,為兼顧共線生產(chǎn),新品開發(fā)費用比較大。

        總體改造思路

        目前A4線和A6線的端拾器安裝機構(gòu)是不同的(圖1和圖2),為了解決上述生產(chǎn)線存在的現(xiàn)有問題,并同時兼顧A4線和A6線兩條生產(chǎn)線的使用需求,我們以技術(shù)改造與創(chuàng)新為理念,通過改造A6線端拾器安裝機構(gòu)使得一個產(chǎn)品只需要一組端拾器就可以在這兩條線快速互換生產(chǎn)。總體改造思路及待解決問題如圖3所示。

        圖1 A6線端拾器安裝機構(gòu)(ABB剛朵拉)

        圖2 A4線端拾器安裝機構(gòu)

        圖3 總體改造思路及待解決問題

        改造方案

        結(jié)構(gòu)改造

        ⑴A6線端拾器安裝機構(gòu)從原先ABB剛朵拉結(jié)構(gòu)改造為現(xiàn)有橫梁式結(jié)構(gòu)(圖4),改造后橫梁式端拾器安裝機構(gòu)(以下簡稱橫梁機構(gòu))采用快換插座的端拾器安裝方式(圖5),更換端拾器快捷方便。

        圖4 A6線改造后橫梁式結(jié)構(gòu)

        圖5 采用的快換插座及氣接座

        ⑵橫梁尺寸規(guī)格采用A4線標(biāo)準(zhǔn),所有25快換插座的配合尺寸、位置尺寸、水平度、同軸度與原先A4線設(shè)備上的所有配合尺寸一致。

        ⑶根據(jù)A6線情況精簡尺寸,改造后橫梁由4800mm變?yōu)?400mm。

        ⑷原先A4線與A6線傳輸機構(gòu)和端拾器安裝方式不一致造成轉(zhuǎn)線切換困難。采用上述快速插座及結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn),可有效實現(xiàn)轉(zhuǎn)線快速切換。

        新材料引用

        A6線改造后橫梁機構(gòu)主梁材料選用碳纖維,接插件等附件材料選用航空鋁,主要從以下兩方面進行考慮:

        ⑴主梁選用碳纖維主要從其特點進行考慮。首先重量輕,相比較A4線普通金屬橫梁材料,重量不到其一半,因此碳纖維橫梁機構(gòu)可以很好滿足機器人負荷要求。其次,材料強度高,抗拉強度3200~4000MPa,為同截面鋼材的10倍以上,很好的適應(yīng)高速運行,避免機械晃動,同時其高耐久性,非常適合在工業(yè)環(huán)境中使用,因此碳纖維橫梁機構(gòu)在A6線上可以最高完成12SPM運行要求。碳纖維和普通材料主要對比見表1。

        ⑵接插件選用航空鋁材質(zhì),可以使每套接插件減重0.8kg,按照8個吸盤計算,可有效減重6.4kg。同時主梁金屬預(yù)埋件部分材質(zhì)更換為鋁制,可有效減重2kg。另外,快換插座與氣接座安裝板均通過碳纖維粘合技術(shù)在碳纖維橫梁內(nèi)部預(yù)安裝,可保證插座安裝面與碳纖維橫桿的垂直度,同時可牢固安裝,提高接插件運行的穩(wěn)定性。

        改造后碳纖維橫梁機構(gòu)有效解決了以下技術(shù)難點。首先,改造橫梁較原設(shè)計尺寸大,而A6線機器人要求負荷90kg內(nèi),采用碳纖維等材料可大幅有效減重,改造后橫梁機構(gòu)重量僅為34kg。第二,改造橫梁較原設(shè)計長度長,高速運行對強度、機械晃動具有一定考驗。采用碳纖維可有效提高剛性強度,提供最高12SPM運行的硬件要求。第三,快換插座以及氣接座在碳纖維材質(zhì)上牢固定位安裝雖然較困難,但是安裝板通過在內(nèi)部嵌套預(yù)先安裝可有效解決此問題。改造后碳纖維橫梁見圖6。

        表1 碳纖維與普通材質(zhì)對比

        表2 改造前后轉(zhuǎn)線工作量對比

        圖6 改造后碳纖維橫梁

        結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

        ⑴直接改造為橫梁結(jié)構(gòu),并加裝換槍盤,會導(dǎo)致中間部位總體厚度較大,不利于自動線上機器人運行角度的優(yōu)化。但是通過創(chuàng)新改進采用避讓凹形(圖7),即使安裝換槍盤也能控制總體厚度,可以有效減小機器人提前進入角度以及壓機提前下壓5°左右,加快生產(chǎn)效率,提升全線SPM。

        ⑵由于A6線以及A4線產(chǎn)品較多,尺寸大小不一,統(tǒng)一的橫梁無法做到整線速度最大化,因此改造后橫梁機構(gòu)并沒有使用單一標(biāo)準(zhǔn)橫梁進行統(tǒng)一安裝,而是采用長短桿雙標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(圖8)。其中長桿長度3400mm,前后共16組快換裝置,短桿長度1800mm,前后共8組快換裝置。使用時可根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格尺寸,采用不同長度橫梁以便發(fā)揮最大生產(chǎn)速度,最高達到12.5SPM。

        圖7 中間避讓凹形處理(側(cè)面)

        應(yīng)用優(yōu)勢

        ⑴由于A6線改造后橫梁機構(gòu)各快換裝置定位尺寸均與A4線保持一致,因此較原先可實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)線生產(chǎn),提高生產(chǎn)效率。改造前后A4轉(zhuǎn)線A6生產(chǎn)對比見表2。

        ⑵降低新品開發(fā)難度及費用。改造前江鈴汽車沖壓車間如果進行新品開發(fā),則需要針對A4線和A6線分別開發(fā)兩套端拾器;改造后由于A6線橫梁機構(gòu)安裝方式及尺寸與A4線一致,新品開發(fā)僅需要開發(fā)一套端拾器。因此碳纖維橫梁機構(gòu)的應(yīng)用可以避免新品開發(fā)中的重復(fù)投資以及資源浪費,目前該項目的實施應(yīng)用已經(jīng)為江鈴汽車新品開發(fā)節(jié)約將近三百萬元。

        結(jié)束語

        實際生產(chǎn)表明,江鈴汽車沖壓車間A6生產(chǎn)線改造后機器人橫梁機構(gòu)的應(yīng)用既可以解決設(shè)備故障時快速轉(zhuǎn)線生產(chǎn),又可以降低新品開發(fā)難度,以及節(jié)約大量開發(fā)費用。為了保證生產(chǎn)速度的提升也進行了相應(yīng)的改進創(chuàng)新。此應(yīng)用不僅解決了江鈴汽車沖壓車間現(xiàn)有的生產(chǎn)難題,而且可以為后續(xù)新線建設(shè)提供標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計規(guī)范。

        黃少華,設(shè)備主管工程師,主要從事壓力機設(shè)備的維修、技改等工作,主持完成了新型橫桿機構(gòu)在機器人沖壓線的開發(fā)項目,該項目榮獲江鈴汽車集團公司科技進步獎二等獎。

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