檢視 FANUC机器人汽车铝压铸件自动研磨系统的原始碼

{| class="wikitable" align="right"
|-
|<center><img src=http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20180907/60b724fb3dc7438386c9ce739221230d.png width="300"></center>
<small>[https://www.sohu.com/a/252482917_100203690 来自 搜狐网 的图片]</small>
|}

'''FANUC机器人汽车铝压铸件自动研磨系统'''随着汽车轻量化要求和[[新能源汽车]]<ref>[https://www.sohu.com/a/513213420_120274511 什么是新能源汽车？新能源车有哪些类型？]，搜狐，2021-12-30</ref>产量的逐年提高，铝合金材质的零件在汽车上的使用比例逐渐提高，其中铝压铸件占汽车用铝量约80%

==案例背景介绍==

随着汽车轻量化要求和新能源汽车产量的逐年提高，铝合金材质的零件在汽车上的使用比例逐渐提高，其中铝压铸件占汽车用铝量约80%。随着应用技术的进一步提升，铝压铸件从驱动系统、传动[[系统]]、制动系统等零部件位置逐渐延伸至引擎盖、挡泥板、车门、后车厢、车顶、整车身等以冲压焊接件为主的大型部位。因机器人可以提高工作效率和质量，避免人员作业[[安全]]隐患，对这些复杂形状、存在压铸变形的铝压铸件，选择用机器人研磨工艺解决铝压铸成型后零件裂纹、冷隔、凸起、起泡、 拉印、凹陷、飞边等表面缺陷问题是客户的首选。本案例项目应用了以2台FANUC R-2000iC/165F机器人为核心的研磨系统 对汽车引擎盖内板以及车厢门内板进行去毛刺、打磨、抛光、清洗烘干整套自动化流程。

==1　背景==

随着汽车轻量化要求和新能源汽车产量的逐年提高，铝合金<ref>[https://www.sohu.com/na/440435142_120910001 铝合金到底是什么材料？]，搜狐，2020-12-25 </ref>材质的零件在汽车上的使用比例逐渐提高，其中铝压铸件占汽车用铝量约80%。随着应用技术的进一步提升，铝压铸件从驱动系统、传动[[系统]]、制动系统等零部件位置逐渐延伸至引擎盖、挡泥板、车门、后车厢、车顶、整车身等以冲压焊接件为主的大型部位。

因机器人可以提高工作效率和质量，避免人员作业安全隐 患，对这些复杂形状、存在压铸变形的铝压铸件，选择用机器人研磨工艺解决铝压铸成型后零件裂纹、冷隔、凸起、起泡、拉印、凹陷、飞边等表面缺陷问题是[[客户]]的首选。本案例项目应用了以2台FANUCR-2000iC/165F机器人为核心的研磨系统 对汽车引擎盖内板以及车厢门内板进行去毛刺、打磨、抛光、 清洗烘干整套自动化流程。

==案例实施与应用情况==

===2　项目实施===

2.1　关键技术

（1）湿式打磨，解决[[粉尘]]爆炸的隐患；

（2）离线编程，高精度的生成打磨轨迹；

（3）恒力浮动砂带机、抛光机，保证缺陷均匀去除；

（4）研磨适配[[软件]]；

（5）布局紧凑。

2.2　系统说明

系统由2台FANUCR-2000iC/165F[[机器人]]、1套上料台、 1套卷帘门、1套去毛刺机、2套抛光机、2套湿式砂带机、2套工业防爆除尘器、2套换手台、1套中转台、1套清洗烘干一体 机、1套质检台、1套防护房、光栅等安全防护设备组成。自动化研磨系统及其布局如图1、图2所示。

系统整体具有以下特点：

（1）采用双机器人研磨，提高[[生产]]效率；

（2）由机器人控制伺服砂带机协同打磨，柔性高；

（3）湿式砂带机可以整体伺服旋转，确保机器人以最好的姿态进行打磨；

（4）抓手可快速切换，适配多种[[零件]]；

（5）密闭[[设计]]，采用双层铝合金型材，防护全面；

（6）湿式打磨，去除粉尘，系统防爆性能好；

（7）占地6m×8m，布局紧凑。

2.3　质量标准和工艺参数

（1）打磨质量标准：所有表面不允许裂纹、冷隔；密封 面不允许有凸起区，表面粗糙度Rz80；接合面由热裂引起的 凸起最大需小于0.5mm，气泡直径小于1mm，凹陷自由表面iv> 深度小于0.2mm，有材料堆积的区域，直径小于5mm，深度 小于0.5mm；螺纹接触面和螺栓头接触面凸起区最大Rz30；

（2）去毛刺机：防爆电主轴，[[功率]]4kW，转速 8000RPM，输出力矩达到5NM；

（3）抛光机：功率4kW，设备转速3500RPM，能在 30mm的距离内保持0～10kg的恒力浮动；

（4）砂带机：功率4kW，砂带线速度40m/s，能在30mm的[[距离]]内保持0～10kg的恒力浮动；

（5）砂带机伺服旋转定位精度：≤1弧分。

2.4　操作流程

（1）人员放置未研磨件至上料台；

（2）机器人1抓取工件，将工件送至抛光机处，对工件正面部分可见面、小部分包边面进行抛光；送至砂带机区域，对工件正面大部分包边面、接触面打磨；

（3）机器人1将工件送至中转台，[[机器人]]2反向抓取 ；

（4）机器人2将工件送至去毛刺机[[位置]]，对孔位进行去毛刺处理；再依次至抛光机、砂带机区域进行零件反面的研磨作业；

（5）研磨完毕，将工件送至清洗烘干一体机上料位置， 工件进入开始清洗及烘干阶段；

（6）人员下料并检测工件粗糙度；

（7）更换零件生产时，机器人在换手台快速更换抓手。

2.5　安全与控制系统

由系统总控PLC控制所有设备之间的全部动作逻辑。

所有安全信号采用双回路硬接线方式。当机器人在运行 时，卷帘门下降、安全门锁闭合，处于安全防护房之外的操作人员不能进入机器人运行区域，若要进行检查或检修，必须通过区域操作面板上“请求进入”按钮，待机器人停到安全等待[[位置]]后按下“开门请求”按钮才能被允许进入。

2.6　数据采集及监控系统

项目搭建了SCADA监控系统，对现场生产进行监控。主要功能包括以下两个方面：

（1）数据采集：采集设备的当前状态、系统报警和[[生产]]信息，便于生产统计和故障排查；

（2）生产及设备监控：主要显示工艺设备[[数据]]、操作人员信息。

2.7　FANUCR-2000iC/165F机器人性能描述

（1）6轴关节运动，最大负重165kg，有效范围2.65米， 重复定位精度±0.05mm；

（2）高可靠性、高性价比的万能[[智能]]型机器人；

（3）高可靠性的FANUC伺服系统，实现长久高效的生产；

（4）更长的维护间隔周期，使用[[成本]]更低。

2.8　主要设备性能描述

（1）砂带机：电机为粉尘防爆电机，含四个砂带工位， 可以配置不同宽度不同目数的砂带。设计有恒力浮动机构，可以根据设定值自动调节砂带轮的进给量，实现柔性打磨。砂带机带有喷淋装置实现湿式打磨，底部[[设计]]有喷淋液自动收集过滤循环系统，能够有效过滤喷淋液中的粉尘。

（2）抛光机：电机为粉尘防爆电机，双头抛光机，双头位置中间距离可自动调节。抛光机上安装有3M小旋风千丝轮，对较小凹凸不平区域进行抛光。小旋风可以根据抛光区域宽度选择不同层数。抛光机设计有浮动力调节装置，可实现恒力抛光。

（3）毛刺机：用于工件顶杆的去毛刺，[[设备]]包括电主轴、油冷机、碎屑收集盒和支撑架。收集盒用于收集碎屑，需要人工定期清理。

（4）工业防爆除尘器：最大体积流量3400L/min，最大真空23000Pa，过滤面积6.318cm²。采用防爆软管将吸尘管道连接至抛光机，采用寿命高于通用马达的EC-TEC马达，提供持久的强劲吸尘动力。ABS塑料集尘容器带有防火功能，适用于安全抽吸铝尘。

（5）机器人手爪：夹爪动力为气动，通过夹钳夹持工件孔位进行夹取；两种夹爪通过换手台实现自动更换；采用断电保持阀以及手抓上的零件传感器保证抓取安全性。

（6）工作站地板：研磨过程中飞溅的水流进入底板统一收集并从出水口流出，格栅踏板打开可清理。

（7）换手台：同时安放两款手爪，设计有防尘盖避免[[粉尘]]落入快换盘。

（8）中转台：中转台上设计有通用定位孔销，定位工件，用于零件在两台机器人之间中转。

===3　应用创新点===

通过研究影响研磨[[质量]]的因素，项目应用了FANUC开发的辅助软硬件，提高研磨质量和用户体验。

（1）远程TCP: 机器人以固装的[[工具]]上某一确定点作为坐标系参考点（TCP），从而机器人获得相对于抓取工件固定的工具研磨路径，通过远程TCP可以将示教过程简化、减少调试点位，当工艺路径为曲线时，使用远程TCP功能可以提升轨迹精度。

（2）力觉控制：FANUC力觉传感器同时检出施加在机器人工具前端任意[[方向]]的外力在XYZ方向上的6个力和力矩的分 量，如图3所示，最大检测范围250kg。传感器的仿形功能是以恒定的推压力施加并跟踪目标曲面，将推压方向上施加的力作为控制的目标力而完成曲面的恒力研磨。

==参考文献==
[[Category:500 社會科學類]]