本實(shí)用新型面向個(gè)性化定制的汽車覆蓋件的沖孔設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種用于汽車覆蓋件的機(jī)器人沖孔系統(tǒng)。
背景技術(shù):
目前國(guó)外很多汽車企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷定制化,然而定制化產(chǎn)銷在國(guó)內(nèi)還處于萌芽階段。隨著家用汽車日益普及和汽車文化的形成,消費(fèi)者對(duì)汽車產(chǎn)品的個(gè)性化需求呈迅猛增長(zhǎng)趨勢(shì)。汽車產(chǎn)品個(gè)性定制的發(fā)展過程中,個(gè)性化部件主要安裝在汽車車身上,需要在汽車覆蓋件上增加不同的安裝孔。目前傳統(tǒng)車身覆蓋件的制孔是通過沖孔模具在沖孔工序完成的。如果將個(gè)性化定制車身覆蓋件與批量生產(chǎn)車身的覆蓋件分別制造模具,那么動(dòng)輒幾十萬到上千萬的模具費(fèi)用、漫長(zhǎng)的模具制造周期以及沖孔定位調(diào)整周期將是阻礙汽車個(gè)性化定制生產(chǎn)發(fā)展的巨大障礙。
工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè),或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè),并且機(jī)器人與智能制造是當(dāng)下的先進(jìn)生產(chǎn)力,將成為全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的發(fā)動(dòng)機(jī)。機(jī)器人制孔技術(shù)的應(yīng)用主要集中在飛機(jī)制造領(lǐng)域,制孔方式主要是鉆鉚、銑、锪等,此外還有激光切割技術(shù)和等離子切割技術(shù)。汽車車身覆蓋件上的孔一般是要安裝一些飾件,若采用模具沖孔技術(shù)可以保證孔的一側(cè)圓潤(rùn),這樣便于飾件安裝。而采用鉆銑方式容易產(chǎn)生毛刺和棱邊,激光切割和等離子體切割價(jià)格昂貴也會(huì)產(chǎn)生棱邊,因此這些方式與傳統(tǒng)的沖孔方式相比在制孔質(zhì)量上并沒有優(yōu)勢(shì)。但是,目前沖孔的方式主要是停留在專機(jī)專用階段,特點(diǎn)是效率高,適合大批量生產(chǎn);缺點(diǎn)是適應(yīng)性差,實(shí)現(xiàn)品種多樣化生產(chǎn)的成本巨大。
在此背景,我們提出把沖孔裝置作為末端執(zhí)行器與工業(yè)機(jī)器人相結(jié)合,開發(fā)出面向個(gè)性化定制的汽車覆蓋件柔性沖孔機(jī)器人系統(tǒng),這種思路尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種可實(shí)現(xiàn)多樣化工裝夾具安裝、多類型孔加工、縮短研發(fā)周期、降低研發(fā)成本的用于汽車覆蓋件的機(jī)器人沖孔系統(tǒng)。
本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種用于汽車覆蓋件的機(jī)器人沖孔系統(tǒng)包括PLC控制柜、機(jī)器人控制柜、觸摸屏操作盤、按鈕操作盒和安全防護(hù)裝置;所述安全防護(hù)裝置包括安裝在工作區(qū)域外圍的安全圍欄、安全光柵和安全門;所述安全圍欄包括鋁合金框架和金屬網(wǎng),安全圍欄內(nèi)設(shè)置有工作臺(tái),工作臺(tái)包括高精度轉(zhuǎn)臺(tái)和安裝于高精度轉(zhuǎn)臺(tái)上的多工位工件夾具;與工作臺(tái)相鄰設(shè)置有機(jī)器人,機(jī)器人的機(jī)械臂上安裝有沖孔鉗;所述機(jī)器人控制柜與機(jī)器人信號(hào)相連,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的手動(dòng)及自動(dòng)運(yùn)行控制;所述PLC控制柜分別與工作臺(tái)、安全圍欄、安全門、機(jī)器人控制柜、觸摸屏操作盤、按鈕操作盒以及安全光柵信號(hào)相連,對(duì)整套設(shè)備進(jìn)行控制。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:將沖孔鉗作為末端執(zhí)行器與工業(yè)機(jī)器人相結(jié)合,開發(fā)出面向個(gè)性化定制的汽車覆蓋件柔性沖孔機(jī)器人系統(tǒng),多工位工件夾具采用快換安裝方式,實(shí)現(xiàn)多樣化工件夾具安裝;沖孔鉗采用模塊化快換結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)多類型孔加工,同時(shí)采用三行程沖壓方法,“軟到位”技術(shù)保證工作無沖擊振動(dòng)、無噪聲,極大的提高了工件沖壓加工質(zhì)量及模具壽命;面向個(gè)性化定制的車覆蓋件的柔性機(jī)器人沖孔系統(tǒng)可以大幅度降低新車研發(fā)成本、縮短研發(fā)周期,非常有利于汽車制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制為其在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中贏得競(jìng)爭(zhēng)力。
優(yōu)選地:所述沖孔鉗采用三行程沖壓缸。
優(yōu)選地:所述安全門上配置有固定鎖和攜帶鎖。
優(yōu)選地:所述安全光柵包括橫向和縱向兩道光柵。
附圖說明
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本實(shí)用新型的工作流程圖。
圖中:1、機(jī)器人;2、沖孔鉗;3、工作臺(tái);4、安全圍欄;5、安全門;6、PLC控制柜;7、機(jī)器人控制柜;8、觸摸屏操作盤;9、按鈕操作盒;10、安全光柵;11、操作工人。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
、特點(diǎn)及功效,茲例舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明如下:
請(qǐng)參見圖1,本實(shí)用新型包括包括PLC控制柜6、機(jī)器人控制柜7、觸摸屏操作盤8、按鈕操作盒9和安全防護(hù)裝置。
所述安全防護(hù)裝置包括安裝在工作區(qū)域外圍的安全圍欄4、安全光柵10和安全門5,分別與PLC控制柜6信號(hào)相連。安全圍欄4由鋁合金框架以及金屬網(wǎng)組成,安全美觀,方便觀察設(shè)備運(yùn)行狀態(tài);安全光柵10設(shè)置有橫、縱兩道,安裝在工作區(qū)域外圍,增加工人操作安全系數(shù);所述安全門5配置有固定鎖和攜帶鎖,工人需要取下攜帶鎖才能打開安全門,工人進(jìn)入機(jī)器人區(qū)域時(shí)要將攜帶鎖帶在身上,即使外部關(guān)閉安全門,設(shè)備也不會(huì)啟動(dòng)對(duì)人造成傷害。
所述安全圍欄4內(nèi)設(shè)置有工作臺(tái)3,工作臺(tái)3包括高精度轉(zhuǎn)臺(tái)和安裝于高精度轉(zhuǎn)臺(tái)上的多工位工件夾具;與工作臺(tái)3相鄰設(shè)置有機(jī)器人1,機(jī)器人1的機(jī)械臂上安裝有沖孔鉗2。
其中,所述機(jī)器人1采用ABB大型六軸工業(yè)機(jī)器人IRB6700,通過編程實(shí)現(xiàn)多方位柔性沖孔動(dòng)作,位于安全圍欄4內(nèi)。
所述沖孔鉗2以TOX氣液增力缸作為動(dòng)力源,采用三行程沖壓方法,首先是氣動(dòng)的快進(jìn)行程,驅(qū)動(dòng)模具快速小力接觸工件,然后是氣液增力的力行程,在總行程范圍內(nèi)的任一位置,模具一旦接觸工件,即轉(zhuǎn)換為力行程,進(jìn)行沖壓加工,此時(shí)沖壓力自動(dòng)適應(yīng)外載的變化而施壓,最后是氣動(dòng)的返回行程,模具返回起始位置?!败浀轿弧奔夹g(shù)保證工作無沖擊振動(dòng)、無噪聲,極大的提高了工件沖壓加工質(zhì)量及模具壽命。
所述多工位工件夾具采用快換安裝方式,實(shí)現(xiàn)多樣化工件夾具安裝。轉(zhuǎn)臺(tái)采用異步電機(jī)+減速機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力+編碼器,通過變頻器調(diào)速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn),結(jié)合編碼器反饋信號(hào)PLC控制系統(tǒng)計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)位置,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)加速、均速、減速動(dòng)行及停止的精確控制,最后由機(jī)械定位裝置實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)高重復(fù)定位精度(±0.02)。轉(zhuǎn)臺(tái)的位置控制使用編碼器代替通常使用機(jī)械式或光電式開關(guān),從而實(shí)現(xiàn)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的多角度位置停止,具有可靠性高、重復(fù)精度高、性價(jià)比高的特點(diǎn)。
所述機(jī)器人控制柜7由PLC主機(jī)+擴(kuò)展模塊+變頻器設(shè)備構(gòu)成與機(jī)器人1信號(hào)相連,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人1的手動(dòng)及自動(dòng)運(yùn)行控制;所述PLC控制柜6由PLC主機(jī)+擴(kuò)展模塊+變頻器設(shè)備構(gòu)成,分別與工作臺(tái)3、安全圍欄4、安全門5、機(jī)器人控制柜7、觸摸屏操作盤8、按鈕操作盒9以及安全光柵10信號(hào)相連,對(duì)整套設(shè)備進(jìn)行控制。
所述觸摸屏操作盤8與PLC控制柜6信號(hào)相連,大尺寸彩色觸摸屏更方便操作及信息顯示,在觸屏上可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品手動(dòng)、自動(dòng)的運(yùn)行,方便設(shè)備調(diào)式;實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品種類設(shè)置、顯示;實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警信息顯示,方便故障排除。
所述按鈕操作盒,設(shè)有暫停與啟動(dòng)按鈕,與PLC控制柜信號(hào)相連,控制系統(tǒng)的暫停與啟動(dòng),實(shí)現(xiàn)操作方便、提高效率、降低操作人員要求。
本實(shí)用新型的工作原理為:操作工11將側(cè)圍、翼子板等4個(gè)工件都安裝到工作臺(tái)3上的多工位夾具上;操作按鈕盒9將啟動(dòng)信號(hào)傳遞給PLC控制柜6;PLC控制柜6根據(jù)操作按鈕盒9反饋的啟動(dòng)信號(hào)控制工作臺(tái)3上的高精度轉(zhuǎn)臺(tái)回到零位P1處;PLC控制柜6 根據(jù)工作臺(tái)3反饋的位置信息與機(jī)器人控制柜7通訊;機(jī)器人控制柜7根據(jù)PLC控制柜6傳遞的工件位置信息以及PLC控制柜6規(guī)劃的合理沖孔路徑來進(jìn)一步控制機(jī)器人1運(yùn)動(dòng)到第一個(gè)沖孔預(yù)定位置;沖孔鉗2隨后采用三行程沖壓方法進(jìn)行沖孔,其中首先是驅(qū)動(dòng)模具快速小力接觸工件,然后是在總行程范圍內(nèi)的任一位置,模具一旦接觸工件,即轉(zhuǎn)換為力行程,進(jìn)行沖壓加工,此時(shí)沖壓力自動(dòng)適應(yīng)外載的變化而施壓,最后是驅(qū)動(dòng)模具快速返回起始位置,將沖孔完成的信號(hào)傳遞給機(jī)器人1;機(jī)器人1根據(jù)沖孔鉗2反饋的沖孔動(dòng)作完成信號(hào),再次規(guī)劃沖孔路徑,移動(dòng)到本工件第二個(gè)沖孔位置,重復(fù)沖孔動(dòng)作,直至完成本工件所有沖孔工作,機(jī)器人1將完成本工件所有沖孔任務(wù)的信號(hào)返回給PLC控制柜6并自身返回起始位置;安全門5與安全光柵10在系統(tǒng)啟動(dòng)后時(shí)刻檢測(cè)操作工人11的安全狀態(tài),將安全信號(hào)反饋給PLC控制柜,PLC控制柜根據(jù)接收到的安全門5與安全光柵10反饋的信號(hào)來控制機(jī)器的運(yùn)行與停止。
請(qǐng)參見圖2,采用上述機(jī)器人沖孔系統(tǒng)對(duì)汽車覆蓋件進(jìn)行沖孔的方法,包括以下步驟:
步驟1,機(jī)器人系統(tǒng)供電開機(jī),檢測(cè)機(jī)器人1、工作臺(tái)3、安全門5和安全光柵10是否狀態(tài)正常,若均正常則進(jìn)入步驟2;
步驟2,通過觸摸屏操作盤8設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行模式和加工工件的種類;
步驟3,根據(jù)被加工工件種類,通過快換機(jī)構(gòu)選擇合適的沖孔鉗2;
步驟4,分別將一對(duì)側(cè)圍和一對(duì)翼子板共4個(gè)工件通過多工位夾具固定在工作臺(tái)3上,將高精度轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到零位;
步驟5,PLC控制柜6根據(jù)被加工工件種類以及沖孔位置,規(guī)劃合適的機(jī)器人沖孔路徑,機(jī)器人1根據(jù)規(guī)劃的沖孔路徑將沖孔鉗移動(dòng)到預(yù)定沖孔位置;
步驟6,沖孔鉗2采用三行程沖壓方法,首先驅(qū)動(dòng)模具快速小力接觸工件,然后在總行程范圍內(nèi)的任一位置,模具一旦接觸工件,即轉(zhuǎn)換為力行程,進(jìn)行沖壓加工,此時(shí)沖壓力自動(dòng)適應(yīng)外載的變化而施壓,最后模具返回起始位置;
步驟7,沖孔鉗2完成工件第一個(gè)孔位沖孔任務(wù)后,重復(fù)步驟5和6,完成第一個(gè)工件所有沖孔任務(wù)后,機(jī)器人返回起始位置;
步驟8,工作臺(tái)3將下一個(gè)被加工工件旋轉(zhuǎn)到機(jī)器人沖孔作業(yè)位,重復(fù)步驟3-7,依次完成4個(gè)工件的沖孔作業(yè)。
本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到,以上實(shí)施例僅用來說明本實(shí)用新型,而并非用作為對(duì)本實(shí)用新型的限定,只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi),對(duì)以上所述實(shí)施例的變化,變形都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。