庫卡機器人當前具市場主導地位的行業是汽車制造，除此之外，它在農業機械、電梯、PC、工程機械、軌道交通等等眾多領域也具有非常強大的智能解決能力。

 

下面就重點為大家介紹幾種KUKA機器人的智能化焊接解決方案，供各位看官品讀。

 

可將多種焊接工藝融合一體形成緊湊型多功能單元

 

 

案例精選

 

通用單元將一臺KR 6-2型庫卡機器人集成于一個H形平臺的中央，利用一個回轉平臺，使生產過程中始終有一個焊接夾具在工作狀態，同時第二個夾具由操作員裝入工件，這樣操作員的操作對節拍沒有影響。該單元也可以用于別的場合：既可以單獨用一個機器人作為一個非常緊湊的機器人焊接單元使用，也可以配合其他機器人使用，后者可以揉合不同的機器人焊接工藝。

 

首先，操作員將工件裝載到焊接夾具上并且啟動系統，回轉平臺將夾具在機器人下方旋轉180度至其焊接區，配有Fronius CMT焊槍的KUKA KR 6-2伸入到夾具中開始焊接工件。接下來，第二臺機器人，型號為KR 210 R2700 extra，配有X100氣動伺服機器人焊鉗，也移動至夾具中用點焊將各工件焊接到一起。焊接完成后，H型回轉平臺旋轉，將第二個新裝載的夾具送入機器人的工作空間。平臺的旋轉將第一個夾具移回到操作員的工作空間，夾具以氣動方式打開，操作員可將焊接好的零件取出。操作員裝載/卸載工件的工作不會對節拍產生影響。

　

把機器人安裝在H形平臺上的布置提高了機器人在夾具工作區內執行焊接時的可達性。安裝在平臺上的KR 6-2型KUKA機器人以其6kg的低負載和1600mm的工作半徑完美地匹配了標準弧焊任務。機器人腕部的流線型設計確保機器人具有較小的破壞性輪廓線和較高的運動自由度。因此這位焊接專家能夠輕松到達工件上的所有焊接位置。KR 210 R2700 extra機器人能以很高的精度和速度執行點焊任務。與其他KR QUANTEC系列機器人一樣，其特點是極低的空間要求和廣泛的潛在應用范圍。210kg的有效負荷和2926mm的可達距離，使其成為通用單元中點焊工藝的不二之選。此外，該型號的六軸機器人可以輕松執行搬運或機加任務。這兩種機器人確保了機器人單元可以獲得完美和可測量的焊接效果。

 

汽車制造創新型機器人焊接系統

 

 

應用案例：

 

德國愛科集團是一家開發和制造汽車技術、園林機械和航空領域創新產品的企業，在汽車制造領域，這家企業主要從事了耐用的AL-KO拖車軸和針對歐洲市場的組件的生產業務。

 

在汽車制造行業，零部件上的焊縫會承受非常高的動態荷載，其中拖車軸的質量尤為重要，因此拖車軸的焊接就成為焊接技術中具有挑戰性的任務之一。為了在保證較高零部件質量的同時保證無限的靈活性，就必須采用可靠的焊接工藝和先進的生產技術。

 

愛科集團依靠領先系統集成商Robolution的兩個相同的焊接單元生產商用拖車軸用搖臂、防盜裝置及各種附加組件。愛科集團的生產計劃師Andreas Jehle總結了他們決定采用Robolution系統和庫卡焊接機器人的原因：“這些工作站處的生產主要為小批量，批次大小在10~500個零件的范圍內，變體數量巨大。利用Robolution帶有兩個不同的專用定位器的通用單元可帶來令人難以置信的靈活性，而使用KUKA KR 16可確保出色的質量和生產率——這對于我們公司的要求配置來說是完美定制的組合。”

 

實際上，得益于5軸定位器和一種連接到系統長度方向面的額外專用定位器TurnFix，創新型的單元實現了令人難以置信的短的非生產時間。“系統智能地配置了軌道式定位器及TurnFix，這意味著可以在不中斷焊接過程的情況下在兩個工作站處裝載工件。有了這種配置，庫卡機器人已經被證明可始終處于繁忙狀態，而幾乎無任何非生產時間。盡管需要連續裝載，但KR 16設備能提供出色的性能。這些六軸機器人快速、精確并且能產生出色的焊接結果——而這些結果正是作為高質量車軸制造商的愛科集團具有決定性重要性的標準。” Andreas Jehle表示。

 

愛科集團并不將非生產性材料作為存貨保存。將要被下訂單的生產會被作為當天的訂單進行準備生產，對于這兩種焊接單元，這意味著它們隨時都是可用的。如果系統在很長時間內都沒有工作，則這就會自動阻礙整個車軸生產的進行，結果就毫無疑問產生停機時間。

 

Robolution的銷售主管Thomas Büttner解釋了系統是如何為獲得可用性而被微調的：“系統總體可用性必須高于98%，將系統中所有組件的可用性相乘，意味著只能通過一貫使用市場上可獲得的可靠產品來實現此目標。毫無疑問，系統概念方案也必須是正確的。由于Robolution擁有多年的機器人焊接系統制造方面的經驗以及其一貫使用可靠質量的組件，各種用戶如愛科集團就可可靠地獲得具有可靠工藝的整個系統。”

 

在愛科它們能淋漓盡致地證明此觀點。這兩個系統中更新的一款已經投入工作不到兩年時間，盡管有大量的多班次工作，但在這些時間內還從未出現過重大事故。

 

目前，系統中只保存了不到100種適用于各種零件形狀的不同方案。在大多數情況下，只需在5min內就可切換至另外一種零件形狀。零件范圍從各種小型零件擴展至800mm的零件。而兩種系統配置相同，這也被Andreas Jehle視作是每日生產中的主要優勢：“在任何時候我們都可將完整的焊接方案和夾具從一個系統轉移到另一個系統中，這樣就提供了額外的靈活性。另外，存儲和備品備件保存也非常方便。如果一個系統上發生事故，則我們能在損失任何時間的情況下在另一個系統上完成特別緊迫訂單中的產品焊接，但是到目前為止我們還不需要依靠此應急策略。”

 

在系統中使用庫卡焊接機器人是愛科集團的明確規定，并且此決定是正確的，Thomas Büttner認為：“Robolution是系統集成商，并且沒有與任何一家機器人制造商聯姻，而庫卡是世界上主要的焊接機器人造商之一，其能讓客戶對制造商的規格說明變得對我們非常明確和簡單。”愛科集團質量保證部對焊接系統的高性能表示肯定。

 

愛科集團對于Robolution的通用單元和庫卡機器人感到完全滿意。“庫卡機器人的性能和可仿效的編程令我們印象深刻，我們的員工到目前為止對庫卡控制器非常熟悉，非常感謝此款控制器提供的各種可能。另外，我們認為Robolution和庫卡提供的服務非常周到，” Andreas Jehle總結到。

 

電梯門生產的高度靈活的機器人單元

 

 

案例精選

 

每年有超過80,000塊電梯門板由慕尼黑的Meiller Aufzugtüren工廠生產，并且門板的尺寸無限變化多樣，這對于生產則意味著必須處理特小的批次尺寸和無限的不同變化產品，鑒于這些因素的存在，就必須開發出能毫無問題應對所涉及要求的挑戰的生產系統。工廠負責人Klaus Schafranietz使用具有很高的自動化程度但并不是完全自動化的智能系統來完成生產任務：“由于我們堅定地相信我們寬廣的生產范圍將超出完全自動化系統的能力，并且這將負面影響再加工時間，所以我們將直接采用混合系統。組合使用機器人輔助操作和手動操作已經被證明是高度有效的，每周可生產大約1,500塊門板。”

 

無可否認地¬——這工作分項分配有些不均勻，操作員的工作僅限于金屬板和型材的載入以及零件的夾持，而庫卡的兩臺KR 150 R3300 prime K型工業機器人執行所有必須生產步驟：凸焊、點焊、裝卸、沖壓、成型和放置。

 

當置換平臺一側的操作員正忙于裝載和夾持時，另一側已開始其工作：第一步，兩臺KR QUANTEC PRIME機器人啟動所需的焊接，安裝在為獲得較大可達距離的底座上以及配備有專用焊槍1號機器人實施凸焊，此工藝提供了決定性的優勢，即可一次性執行兩次焊接：這樣，KR QUANTEC PRIME就能將外部殼體的頂部和底部同時與外導軌相連接。

 

而安裝在底座上的2號機器人同時將開放的U型導軌點焊到門板的底面上，此過程所花的時間比凸焊短，因此當1號機器人仍然在焊接時，2號機器人就已經利用Stäubli Connectors公司的刀具自動切換系統將其焊槍切換為真空機械爪，從而轉變為裝卸專家。一旦完成所有凸焊焊縫，則2號機器人就會抓取門板并將其移動到沖壓站，在此處將各排孔洞沖壓到門板中。

 

Klaus Schafraniet總結了這里重要的一些因素：“門的下導向件隨后將被轉入沖孔中，而這里所需的精度為2/10mm，將門板定位在沖孔機上的機器人就專門負責確保達到這一精度。我們的KR QUANTEC PRIME機器人能快速、可靠和以高精度完成此工作——盡管所要求的精度非常高，我們在此工作站處沒有出現任何廢品。”

 

在沖壓之后，機器人將門板移動到壓力機處，此壓力機將在某一角凸出的金屬板部分稍微壓縮，以排除掉導致傷害的可能。當將門板放置于托盤上后，機器人的工作就結束了，在這一階段門板可直接安裝而不需要進一步的重新加工。此機器人系統可生產長度為3,500mm以及重量約為90kg的門板。得益于其150kg的裝載能力以及3301mm的可達距離，搬運超大尺寸的門板對于KR QUANTEC PRIME機器人來說都不是問題。

 

“利用新的系統，我們不僅可以達到較高的靈活性，而且還設置了生產質量的基準。KR QUANTEC PRIME焊接機器人以及使用的焊接工程技術確保完美焊縫以及精確確定的能量輸入，門板在焊接過程中溫度只會稍微升高，我們幾乎不再遇到任何熱變形、形變或旋轉偏差，”Schafranietz總結道。

 

為了應對生產工程方面的無限變化，Meiller Aufzugtüren公司一貫使用具有各種參數設置的切削加工方案。當系統啟動時，操作員只需要選擇好材料——不銹鋼、鍍鋅鋼或熱浸鍍鋅鋼——以及門板的長度和寬度。而使用了機器人控制器的情況就相當不同。KR C4不僅計算機器人動作，包括碰撞監測，而且還計算出每個點焊縫的參數和位置、所需的沖孔操作的次數和位置以及夾具的位置，而對每個門板所有這些操作都不斷的重復執行。

 

KUKA KR C4機器人因有著高級性能而在此任務方面令人印象深刻。此高性能控制器能輕易處理大量不同的方案以及各種復雜的控制任務。因此，PLC中不會存儲任何參數，而是將參數保存在機器人控制器中。西門子的PLC以及其基于WinCC的可視化系統只用于數據輸入、狀態指示以及置換平臺、沖孔機和壓力機等外圍設備的控制。

 

總之，此系統不僅能提供令人印象深刻的靈活性、質量和操作便捷性，而且由于采用了庫卡的現代機器人還提供了出色的經濟性，而這一點正是Klaus Schafranietz感到特別滿意的地方：“利用新的機器人單元，我們能為每個可直接安裝的門板實現90s的周期時間。與老的龍門系統相比，這相當于令人難以置信的300%的增長。”

 

農業機械用工業機器人工作站

 

 

案例精選

 

機器人焊接系統由含有兩個機器人系統的工作站組成，兩個機器人系統以倒置的狀態安裝在C型龍門支柱上。這兩個機器人系統可在地面導向機構上移動，配備有兩個旋轉-轉環-提升定位器。夾持直徑、夾持高度和長度都為5m。除此之外，也可裝卸重量為4,500kg的工件。刀具中心點(TCP)校準是自動實施的，以便能確保一貫的高應用質量。

 

每個機器人上方都設置有將過濾空氣返回至車間中的抽氣煙道。同時，系統還提供了允許兩個機器人切削加工同一零件或在一個工作站處分離多個零件的優勢。

 

使用了兩個尤其適用于中等有效負荷的KUKA KR 30 L16機器人。在可達距離為3,102mm和定位精度為0.07mm的情況下，這些機器人是用于精確焊接工作實施的理想選擇。得益于較長的關節機械臂和較長的連接機械臂，這些機器人具有非常大的工作行程，以便能創造更多新的生產可能。這些機器人能用作地面安裝或屋頂安裝，也是用于個體系統布局的理想選擇。使用KUKA.Touch Sense軟件還能使得針對工件形狀或位置上的偏差進行補償成為可能，這樣能確保工件上的運動路徑與主輪廓準確對應。KUKA.Arc Sense軟件利用電弧穿越傳感器實現縫隙跟蹤。

 

實施這種機器人自動化解決方案能帶來明顯的生產率提升：在焊接以及裝卸過程中縮短了周期時間，從而使得制造時間縮短超過50%。

 

終端客戶和集成商都被基于機器人的解決方案所折服，并且不會排除進一步應用：“我們始終保持著與我們客戶的聯系，以便介紹我們提供的系統的優化和創新。我們也計劃在Horsch公司生產過程中實施進一步自動化裝備的可能，”SMT Systemtechnik有限公司的員工Kristina Schreider補充道。