吳陸順
亞普汽車部件股份有限公司婿牍，江蘇揚(yáng)州 225009
摘 要：基于機(jī)器人技術(shù)的汽車塑料油箱修邊系統(tǒng)是由抓取機(jī)器人、條碼機(jī)惩歉、修邊臺(tái)等脂、修邊機(jī)器人、稱重臺(tái)等幾個(gè)主要部件構(gòu)成撑蚌，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)從吹塑機(jī)取出吹塑完成帶飛邊的油箱上遥，粘貼追溯條碼，完成飛邊修剪锨并，最后稱重掃描錄入數(shù)據(jù)庫的功能露该，降低了生產(chǎn)成本，提高了過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品一致性第煮，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量解幼。
關(guān)鍵詞：塑料油箱；機(jī)器人應(yīng)用包警；自動(dòng)化生產(chǎn)線撵摆；系統(tǒng)工程
01 塑料油箱自動(dòng)化修邊背景
汽車塑料燃油箱以其重量輕、安全性能好害晦、防腐蝕特铝、抗沖擊、使用壽命長和較大的設(shè)計(jì)自由度獲得了客戶的廣泛認(rèn)可壹瘟，其箱體材料一般為HDPE以及用于阻隔層的EVOH鲫剿。隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，相關(guān)的政策和法規(guī)對(duì)汽車制造企業(yè)提出了越來越嚴(yán)格的蒸發(fā)排放要求稻轨。為了減少碳?xì)浠衔锵蛳潴w外揮發(fā)灵莲，實(shí)現(xiàn)低排放目標(biāo)，最新的工藝采用將燃油箱上焊接和裝配的組件放置到燃油箱內(nèi)部的方法殴俱。
塑料油箱由型坯在左右半模的型腔中被吹塑定型而成政冻，成型后的油箱在環(huán)繞合模線周邊帶有溢料枚抵，形成合模線飛邊；此外明场，油箱側(cè)壁的焊接管口也存在管口飛邊汽摹。飛邊需要通過修邊刀具機(jī)構(gòu)進(jìn)行切除。傳統(tǒng)的切除方式為人工把持塑料油箱苦锨，將飛邊對(duì)準(zhǔn)修邊刀具進(jìn)行切除逼泣。這種修邊方式生產(chǎn)效率低，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大逆屡、技能要求高圾旨；且剛成型后的塑料油箱溫度較高，操作不便魏蔗，人工修邊的產(chǎn)品無法保證在狀態(tài)上的一致性砍的，經(jīng)常會(huì)在修邊過程中發(fā)生產(chǎn)品報(bào)廢。人工修邊的方式已不能滿足當(dāng)今市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的要求莺治。
機(jī)器人和控制技術(shù)的持續(xù)發(fā)展使機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用范圍日益廣泛廓鞠。柔性機(jī)器人不僅在汽車零部件制造方面，而且在優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程和生產(chǎn)靈活性方面發(fā)揮越來越重要的作用谣旁。多個(gè)機(jī)器人可以協(xié)同工作床佳，例如一起加工零件以縮短循環(huán)時(shí)間，或者共同抬起重物［1］榄审。而現(xiàn)今的機(jī)器人幾乎無所不能：搬運(yùn)砌们、堆垛、檢驗(yàn)搁进、拋光或者研磨浪感。結(jié)合新的抓夾技術(shù)和傳感器技術(shù)，使過去無法想象的機(jī)器人應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)饼问。
02 自動(dòng)化修邊生產(chǎn)線需求分析
生產(chǎn)過程中影兽，塑料油箱由型坯吹塑成型后，產(chǎn)品周邊帶有溢料形成飛邊莱革，切除飛邊就成了塑料油箱生產(chǎn)不可避免的一道工序峻堰。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，需要實(shí)現(xiàn)以下功能:
(1)油箱抓取
塑料油箱在吹塑機(jī)里吹塑冷卻成型后盅视，通過水平機(jī)械手從模具中取出捐名，抓取機(jī)器人需要在機(jī)械手張開前抓住懸在半空的油箱。同時(shí)闹击，由于剛出來的油箱仍有較高的溫度桐筏，飛邊比較軟，在重力作用下容易向下彎折粘在油箱表面，造成產(chǎn)品報(bào)廢梅忌，因此需要抓取夾具增加隔離擋 板，防止此缺陷產(chǎn)生除破。
(2)條碼打印及粘貼
為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品精確追溯牧氮，作為油箱身份證的條碼必不可少。條碼號(hào)需由MES系統(tǒng)訂單生成瑰枫，通過打印機(jī)打印后自動(dòng)粘貼在油箱指定位置踱葛。
(3)油箱飛邊去除
飛邊占據(jù)油箱哈夫線3/4周長，修邊時(shí)要求去除全部飛邊光坝，不能有毛刺尸诽，不能切割到油箱哈夫線。落下的飛邊需要自動(dòng)收集盯另，冷卻后送至粉碎機(jī)粉碎后回收使用性含。
(4)油箱重量采集
重量作為油箱關(guān)鍵質(zhì)量數(shù)據(jù)之一，需要和條碼號(hào)進(jìn)行綁定鸳惯，錄入到MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫里商蕴。
(5)周期需求
油箱生產(chǎn)周期為93s，因此整個(gè)系統(tǒng)周期需短于此時(shí)間芝发，才能保證連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行绪商。
03 自動(dòng)化修邊生產(chǎn)線設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
如圖1所示，塑料油箱自動(dòng)化修邊生產(chǎn)線由飛邊輸送線辅鲸、抓取機(jī)器人格郁、油箱抓取夾具、條碼機(jī)独悴、稱重臺(tái)例书、修邊機(jī)器人、修邊刀绵患、修邊靠模雾叭、緩沖靠模構(gòu)成。
抓取機(jī)器人選用KUKA KR210機(jī)器人落蝙，A6軸法蘭處裝有油箱仿形的抓取夾具機(jī)構(gòu)织狐，采用背面靠模進(jìn)行定位，用吸盤筏勒、側(cè)邊夾緊氣缸進(jìn)行夾緊固定移迫，外側(cè)裝有略低于哈夫線的飛邊隔離擋板，防止飛邊彎折與油箱粘連管行。條碼機(jī)厨埋、修邊臺(tái)、稱重臺(tái)都處于抓取機(jī)器人的工作行程范圍內(nèi)捐顷，以實(shí)現(xiàn)夾持油箱運(yùn)動(dòng)至各工位［2］荡陷。
運(yùn)行時(shí)雨效，油箱從吹塑機(jī)上吹塑成型，由水平機(jī)械手從模具內(nèi)夾取出來废赞，懸于半空中徽龟，抓取機(jī)器人帶動(dòng)油箱夾具貼近油箱，油箱的三個(gè)側(cè)壁被夾具靠模定位唉地，側(cè)邊夾緊氣缸動(dòng)作据悔，固定油箱，然后打開吸盤真空閥耘沼，吸附油箱底部极颓，防止其在運(yùn)動(dòng)時(shí)掉落。當(dāng)抓取并固定住油箱后群嗤，機(jī)器人發(fā)信號(hào)給吹塑機(jī)菠隆，吹塑機(jī)張開水平機(jī)械手夾具。檢測(cè)到機(jī)械手張開到位信號(hào)后骚烧，抓取機(jī)器人運(yùn)行至貼條碼工位浸赫。
條碼機(jī)采用具有網(wǎng)絡(luò)接口的打印粘貼一體機(jī)，一卷?xiàng)l碼和色帶可打印3000張條碼赃绊，避免頻繁更換既峡。條碼號(hào)由MES系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)下發(fā)，按序列進(jìn)行打印碧查。機(jī)器人夾持油箱至打印工位特定位置运敢，發(fā)送打印指令，條碼機(jī)打印條碼后忠售，通過真空吸附剝離的條碼传惠，由氣缸前進(jìn)粘貼至油箱指定位置上。然后發(fā)送打印完成信號(hào)稻扬，抓取機(jī)器人運(yùn)行至修邊工位卦方。
由于生產(chǎn)周期限制，抓取機(jī)器人不能等修邊完成后再搬運(yùn)至下一工位泰佳，因此增加了緩沖靠模盼砍。抓取機(jī)器人先把油箱放置在緩沖靠模上，再將上個(gè)周期已經(jīng)完成修邊的油箱放到修邊臺(tái)上逝她，然后返回來將緩沖靠模上的油箱放入修邊臺(tái)浇坐，最后返回等待位，準(zhǔn)備抓取下一只吹塑完成的油箱黔宛。這樣就有效地提升了系統(tǒng)的效率近刘，保證連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
抓取機(jī)器人離開修邊區(qū)域后，會(huì)發(fā)送已離開信號(hào)給修邊機(jī)器人觉渴，修邊機(jī)器人即開始沿著通過示教設(shè)定的軌跡切除飛邊介劫。修邊刀由夾具和刀片兩部分組成，便于更換疆拘；同時(shí)要求刀片的鋒線處于機(jī)器人A6軸的旋轉(zhuǎn)軸線上蜕猫，這樣便于在油箱上彎曲的哈夫線處運(yùn)動(dòng)。由于修邊機(jī)器人與抓取機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡在空間上有一部分重合哎迄，需要對(duì)其碰撞進(jìn)行防護(hù)［３］。一般可以使用機(jī)器人的空間監(jiān)控和程序信號(hào)進(jìn)行邏輯保護(hù)隆圆，同時(shí)在機(jī)器人程序中設(shè)定中斷漱挚，只要同時(shí)進(jìn)入公共空間，則兩個(gè)機(jī)器人立即停止運(yùn)行渺氧。切除的飛邊掉落在修邊臺(tái)下方的飛邊輸送線１上旨涝，通過裝在上面的冷卻風(fēng)扇冷卻后送入粉碎機(jī)進(jìn)行回收利用。為了使熱的飛邊得到充分的冷卻侣背，采用了二層輸送線的結(jié)構(gòu)白华，使得整個(gè)輸送線行程變長，增加了冷卻時(shí)間贩耐。
修邊后的油箱由抓取機(jī)器人放入稱重臺(tái)上弧腥，當(dāng)機(jī)器人離開后，稱重臺(tái)底板下的電子秤由氣缸托起潮太，對(duì)油箱進(jìn)行稱重檢測(cè)管搪，延遲5s左右，待重量穩(wěn)定后铡买，下方的條碼掃描儀掃描讀取條碼數(shù)據(jù)更鲁，發(fā)送至MES系統(tǒng)，MES通過串口讀取當(dāng)前的油箱重量值奇钞，與條碼數(shù)據(jù)一起記錄到數(shù)據(jù)庫中澡为。
４結(jié)語
工業(yè)4.0時(shí)代下，制造業(yè)領(lǐng)域都在快速朝著智能制造發(fā)展景埃。汽車行業(yè)作為制造業(yè)的重要角色之一媒至，一直追求自動(dòng)化、數(shù)字化纠亚、網(wǎng)聯(lián)化塘慕，以期提高生產(chǎn)效率和降低產(chǎn)品成本。通過采用機(jī)器人技術(shù)蒂胞，實(shí)現(xiàn)了汽車塑料油箱自動(dòng)修邊系統(tǒng)图呢，提高了過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品一致性，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了油箱的生產(chǎn)制造成本蛤织。同時(shí)將信息采集錄入MES系統(tǒng)赴叹，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的精確追溯，也為后續(xù)數(shù)據(jù)分析奠定了基礎(chǔ)指蚜。
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