Penkių ašių liejimo mašinų robotų pritaikymas automobilių pramonėje

Penkių ašių Liejimo robotaiPagrindinė varomoji jėga, keičianti automobilių gamybos tikslumą ir efektyvumą

Automobilių gamybos pramonei pereinant prie išmanios, lengvos ir didelio tikslumo gamybos, liejimo įpurškimu procesas, kuris yra svarbus automobilių interjero, eksterjero ir funkcinių komponentų gamybos etapas, susiduria su precedento neturinčiu atnaujinimų poreikiu. Tradicinis liejimas įpurškimu, kuriam kyla tokių problemų kaip rankinis detalių išėmimas, nepakankamas padėties nustatymo tikslumas ir sudėtinga daugiaprocesė integracija, nebeatitinka griežtų šiuolaikinių automobilių reikalavimų komponentų nuoseklumui, gamybos ciklo laikui ir sąnaudų kontrolei. Atsiradus... penkių ašių liejimo robotai, pasižymintis daugiamačiu lankstumu, milimetro lygio padėties nustatymo tikslumu ir itin integruotomis automatizavimo galimybėmis, tapo pagrindine įranga, padedančia spręsti automobilių liejimo gamybos problemas ir perkelti automobilių dalių gamybą į naują efektyvumo, stabilumo ir intelekto erą.

Pirma, kodėl penki-Ašies robotai Ar tai būtina automobilių gamybai? – Pagrindinės vertės analizė iš pramonės probleminių sričių perspektyvos

Automobilių gamybos reikalavimai liejimo būdu pagamintų dalių gamybai jau seniai pranoko pagrindinį „liejimo“ standartą. Nesvarbu, ar tai būtų vidaus prietaisų skydeliai ir durų apvadai, išoriniai bamperiai ir grotelės, ar sandarikliai ir funkciniai korpusai aplink variklį, visi jie turi atitikti tris pagrindinius reikalavimus: **„didelio tikslumo atitikimas, paviršius be defektų ir partijos vientisumas“**. Tradicinių liejimo būdu pagamintų dalių gamybos apribojimai tapo kliūtimis, trukdančiomis įgyvendinti šiuos reikalavimus:

Tikslumo kliūtis: rankinis detalių išėmimas gali lengvai sukelti detalių deformaciją dėl veikimo klaidų. Vienos arba trijų ašių robotai gali atlikti paprastus judesius aukštyn ir žemyn bei pirmyn ir atgal ir negali tiksliai sugriebti bei perkelti sudėtingų išlenktų detalių į kelias stotis. Dėl to vėlesnio surinkimo metu kyla tokių problemų kaip nelygūs tarpai ir neteisingai suderinti tvirtinimo elementai.

Efektyvumo kliūtis: Automobilių gamyba dažnai taiko „ritmišką“ modelį. Tradicinis gamybos procesas – „liejimas įpurškimu – rankinis detalių išėmimas – kokybės patikrinimas – perkėlimas“ – yra suskaidytas. Vienai liejimo mašinai reikia vieno ar dviejų darbuotojų, o formų keitimas trunka net 30–60 minučių, todėl sunku prisitaikyti prie didelio greičio „vieno ar dviejų detalių per minutę“ gamybos reikalavimų.

Sąnaudų kliūtis: darbo sąnaudos kasmet didėja, o rankinio darbo stabilumui įtakos turi tokie veiksniai kaip nuovargis ir nuotaika. Defektų rodiklis paprastai išlieka 2–5 %, o automobilių pramonės komponentų defektų rodiklio reikalavimas sumažintas iki mažiau nei 0,1 %. Tradicinio modelio sąnaudų kontrolės spaudimas tampa vis ryškesnis.

Penkiaašiai liejimo mašinos robotai, koordinuotai valdydami tiesinį judėjimą X, Y ir Z ašimis bei sukamąjį judėjimą A ir B ašimis, peržengia tradicinės įrangos ribas, užtikrindami 360° sklandų suėmimą, pozicionavimą, surinkimą ir tikrinimą. Jų pagrindinė vertė slypi ne tik rankinio darbo pakeitime, bet ir automatizavimo bei didelio tikslumo integravime. Ši technologija pagerina automobilių liejimo būdu pagamintų detalių gamybos tikslumą iki ±0,02 mm, sumažina defektų skaičių iki mažiau nei 0,05 % ir padidina gamybos efektyvumą vienam vienetui 40–60 %, todėl tai yra standartinė automobilių gamintojų funkcija, padedanti sumažinti sąnaudas, padidinti efektyvumą ir sustiprinti pagrindinį konkurencingumą.

Antra, gilus įsiskverbimas: pagrindiniai penkių ašių liejimo mašinų robotų taikymo scenarijai automobilių pramonėje

Nuo vidaus iki išorės, nuo funkcinių komponentų iki saugos sistemų, fpenkių ašių liejimo mašinų robotai buvo giliai integruoti į visą automobilių liejimo gamybos grandinę. Dėl lanksčių judėjimo galimybių ir didelio pritaikymo laipsnio galima patenkinti įvairių dalių gamybos poreikius. Toliau pateikiama penkių pagrindinių taikymo scenarijų analizė:

1. Automobilių salono dalys: „grožio sergėtojai“, pasižymintys tikslumu ir paviršiaus kokybe
Automobilių salono dalys (pvz., prietaisų skydelio rėmai, durų apvadai ir centrinės konsolės korpusai) turi atitikti ne tik griežtus matmenų reikalavimus, bet ir itin aukštus paviršiaus apdailos, įbrėžimų ir įdubimų atsparumo standartus. Tradiciniai robotai gali lengvai subraižyti dalis dėl netinkamų suėmimo kampų išimant dalis arba sukelti klaidų vėlesniuose suvirinimo ir vyniojimo procesuose dėl netikslaus padėties nustatymo po išformavimo.
Penkių ašių liejimo mašinos robotas tiksliai reguliuoja A ir B ašių sukimosi kampą, kad pritaikytų vidinių dalių išlenktam paviršiui tinkamą suėmimo kampą. Kartu su vakuuminiais siurbtukais arba lanksčiais griebtuvais jis pasiekia „švelnų suėmimą ir stabilų perkėlimą“, kad būtų išvengta paviršiaus pažeidimų. Be to, koordinuotas Z ašies ir sukimosi ašių judėjimas leidžia tiesiogiai perkelti suformuotas vidines dalis į vėlesnes lazerinio graviravimo ir odos apvyniojimo stotis, todėl nereikia antrinio pozicionavimo ir proceso pereinamojo laiko sutrumpėja daugiau nei 50 %. Pavyzdžiui, bendra įmonė automobilių gamintoja naudojo penkių ašių robotą prietaisų skydelio rėmams gaminti, ne tik išlaikydama matmenų toleranciją ±0,03 mm ribose, bet ir sumažindama paviršiaus defektų skaičių nuo 3 % iki 0,08 %, kasmet sutaupant daugiau nei 2 mln. juanių perdirbimo išlaidų.

2. Automobilių išorės dalys: sudėtingų konstrukcijų „tikslumo meistrai“
Automobilių išorinės dalys (pvz., bamperiai, grotelės ir veidrodėlių korpusai) dažnai yra didelės, sudėtingos konstrukcijos, kurios turi sklandžiai integruotis su kitais kėbulo komponentais. Tam reikalingas itin didelis tikslumas suimant, apipjaustant ir surenkant detales po liejimo. Pavyzdžiui, bamperyje integruoti keli funkciniai komponentai, tokie kaip radaro laikiklis ir rūko žibinto laikiklis. Tradicinėje gamyboje reikalingas rankinis užgaubų šalinimas ir skylių patikrinimas, o tai yra neefektyvu ir dažnai praleidžiama apžiūra. Penkių ašių liejimo mašinos robotas gali būti aprūpintas vizualinės apžiūros sistema ir pneumatiniais pjovimo įrankiais. Detalių išėmimo proceso metu jis automatiškai aptinka užgaubtas detales naudodamas vizualinį atpažinimą ir reguliuoja pjovimo kampą naudodamas A ir B ašių sukimąsi, pasiekdamas integruotą „liejimas – detalės išėmimas – apipjaustymas – patikrinimas“ operaciją. Robotas gali tiksliai nuleisti tvirtinimo angas tarp bamperio ir kėbulo per Z ašį ir, naudodamas pozicionavimo kaiščius, sulygiuoti skyles, užtikrindamas tikslų sulygiavimą vėlesnio surinkimo metu. Naujai energiją vartojančių transporto priemonių įmonei pristačius penkių ašių robotą, skirtą gaminti buferius naujoms energiją vartojančioms transporto priemonėms, ciklo laikas vienoje gamybos linijoje buvo sutrumpintas nuo 3 minučių vienai detalei iki 1,2 minutės vienai detalei, o skylių neatitikimo rodiklis sumažėjo nuo 1,5 % iki 0,05 %, todėl kėbulų surinkimo efektyvumas gerokai pagerėjo.

3. Automobilių sandarikliai: detalėmis pagrįstas saugumas
Nepaisant kompaktiško dydžio, automobilių sandarikliai (pvz., durelių sandarikliai, variklio alyvos sandarikliai ir stoglangių sandarikliai) yra tiesiogiai susiję su transporto priemonės atsparumu vandeniui, dulkėms, garso izoliacijai ir saugumui. Jiems keliami griežti skerspjūvio matmenų tikslumo ir sąsajos lygumo reikalavimai. Tradicinėje gamyboje sandarikliai po liejimo turi būti pjaustomi ir sujungiami rankiniu būdu, o tai dėl pjovimo kampo nukrypimų gali lengvai sukelti sandarinimo gedimą.

Penkių ašių liejimo mašinos robotas su didelio tikslumo sukimosi ašimi ir jėgos valdymo sistema reguliuoja pjovimo kampą pagal sandariklio skerspjūvio formą, pasiekdamas „tiesioginį pjovimą po liejimo“ ir neleisdamas komponento deformacijai atvėsti bei paveikti tikslumo. Be to, daugiaašis koordinuotas judėjimas leidžia nupjautus sandariklius tiesiogiai perkelti į vulkanizavimo ir sujungimo stotį. Jėgos valdymo sistema valdo sujungimo slėgį, kad būtų užtikrintas tvirtas sujungimas. Įdiegęs penkių ašių robotą, automobilių sandariklių gamintojas pagerino sandarinimo juostelės jungties pjovimo tikslumą nuo ±0,1 mm iki ±0,02 mm, o sandarinimo charakteristikų bandymų išlaikymo rodiklis padidėjo nuo 92 % iki 99,8 %, todėl jo gaminių kvalifikacijos rodiklis tapo pramonės lyderiu.

4. Automobilių funkciniai korpusai: „efektyvumo didinimo priemonė“, integruojant kelis procesus
Automobilių funkciniai korpusai (pvz., akumuliatorių blokų korpusai, variklio valdiklių korpusai ir oro kondicionierių korpusai) dažnai yra kompozicinės konstrukcijos, kuriose derinamas liejimas įpurškimu ir metaliniai įdėklai. Gamybos procesas apima kelis etapus, įskaitant įdėklų įdėjimą, liejimą įpurškimu, išėmimą ir bandymą. Tradiciškai įdėklų įdėjimas priklauso nuo rankų darbo, todėl gali lengvai atsirasti padėties nustatymo klaidų ir korpuso gedimas.
Penkiaašis liejimo mašinos robotas, naudodamas pritaikytą galinį efektorių (pvz., daugiažandius griebtuvus), gali vienu metu sugriebti kelis metalinius įdėklus. Tiksliai nustatydamas padėtį išilgai X, Y ir Z ašių, jis įstato į iš anksto nustatytą formos padėtį, pasiekdamas ±0,01 mm įdėjimo tikslumą. Po liejimo robotas tiesiogiai išima įdėklą ir perkelia jį į hermetiškumo bandymo stotį, automatizuodamas visą „įdėklo-įpurškimo-bandymo“ procesą. Įdiegus penkiaašę robotinę ranką naujoje energijos akumuliatorių įmonėje, akumuliatorių blokų korpusų įdėklų defektų rodiklis sumažėjo nuo 5 % iki 0,1 %, o darbuotojų skaičius vienoje gamybos linijoje sumažėjo nuo 8 iki 2, todėl per metus darbo sąnaudos sumažėjo daugiau nei 3 milijonais juanių.

5. Mažos tikslios automobilių dalys: „mikromanipuliatorius“, peržengiantis mikromanipuliacijos ribas
Mažos tikslios automobilių dalys (pvz., jutiklių korpusai, jungčių kaiščiai ir relių korpusai) paprastai būna nuo 5 iki 20 mm dydžio. Jos pasižymi sudėtinga struktūra ir reikalauja itin didelio matmenų tikslumo bei paviršiaus kokybės, todėl tradicinėms robotinėms rankoms sunku jas tiksliai suimti ir transportuoti.

Penkiaašė robotinė rankena, skirta liejimo mašinoms, sujungia mikrogalinį efektorių su didelės skiriamosios gebos regos sistema, kad būtų pasiektas „tikslus identifikavimas, stabilus suėmimas ir tikslus transportavimas“ mažoms tikslioms detalėms. Pavyzdžiui, jutiklių korpusų gamyboje robotas naudoja regos sistemą, kad surastų mažas korpuso padėties nustatymo angas, sureguliuoja korpuso kampą naudodamas A ašies sukimąsi ir tiksliai įdeda jį į tikrinimo įtaisą. Po patikrinimo detalė transportuojama į pakavimo stotį, nereikalaujant žmogaus įsikišimo. Pritaikiusi penkiaašį robotą jutiklių korpusams gaminti, automobilių elektronikos įmonė padidino gamybos efektyvumą vienam vienetui nuo 800 iki 1500 vienetų per dieną, išlaikydama matmenų defektų rodiklį mažesnį nei 0,03 %. Tai atitinka automobilių elektronikos gamybos reikalavimus: „didelis tikslumas, mažos partijos ir platus gaminių asortimentas“.

Trečia, techninis atnaujinimas: trys pagrindiniai penkių ašių liejimo robotų privalumai automobilių gamyboje

Plačiai paplitę penkių ašių liejimo robotai automobilių sektoriuje kyla dėl jų techninio dizaino glaudaus atitikimo automobilių gamybos reikalavimams. Palyginti su tradiciniais robotais, jie siūlo reikšmingus proveržius trijose pagrindinėse srityse: judesio lankstumas, tikslus valdymas ir išmanioji integracija.

1. Judesio lankstumas: daugiamačio aprėpties sritis, pritaikoma sudėtingiems procesams
Tradiciniai vienos ir trijų ašių robotai gali judėti tik tiesiškai, todėl juos sunku valdyti dirbant su sudėtingais išlenktais paviršiais ir atliekant perkėlimą iš kelių stočių. Kita vertus, penkių ašių robotai naudoja „trijų ašių tiesinio judėjimo ir dviejų ašių sukamojo judėjimo“ derinį, kad pasiektų savavališką erdvinį reguliavimą. Tai leidžia lanksčiai prisitaikyti prie įvairių užduočių – nuo ​​didelių buferių apvertimo ir transportavimo iki smulkaus mažų sandariklių kirpimo. Be to, jų galinius efektorius galima greitai pakeisti priklausomai nuo detalės tipo (pvz., vakuuminiai puodeliai, mechaniniai griebtuvai, pneumatiniai įrankiai ir kt.), o perjungimo laikas – vos 5–10 minučių, todėl galima patenkinti lanksčius „didelės apimties, mažos apimties“ automobilių gamybos poreikius.

2. Tikslus valdymas: milimetro lygio padėties nustatymas užtikrina partijų nuoseklumą
Automobilių gamyboje keliami itin aukšti reikalavimai detalių partijų nuoseklumui. Penkių ašių liejimo mašinos robotas naudoja servo variklį ir tikslų rutulinį sraigtinį pavarą, sujungtą su uždaros kilpos grįžtamojo ryšio sistema su grotelių skale. Tai pasiekia ±0,02 mm padėties nustatymo tikslumą ir ±0,01 mm pakartojamumą, užtikrinant, kad kiekviena detalė būtų vienodo dydžio ir formos. Be to, jėgos valdymo sistema reguliuoja sukibimo jėgą pagal detalės medžiagą (minimali sukibimo jėga – 0,1 N), taip išvengdama detalės deformacijos, kurią sukelia per didelė jėga, ir dar labiau užtikrindama gaminio kokybės nuoseklumą.

3. Pažangi integracija: kelių sistemų susiejimas, siekiant visiškai automatizuoti procesą
Šiuolaikinė automobilių gamyba įžengė į „išmaniųjų gamyklų“ erą. Penkių ašių liejimo mašinos robotas gali sklandžiai integruotis su MES sistemomis, PLC valdymo sistemomis ir vizualinės patikros sistemomis per pramoninį Ethernet. Pavyzdžiui, MES sistema gali perduoti gamybos užduotis robotui, kuris automatiškai atitinkamai pakoreguoja savo judesio parametrus. Vizualinės patikros sistema teikia realaus laiko grįžtamąjį ryšį apie komponentų kokybės duomenis, leisdama robotui automatiškai rūšiuoti defektines dalis į defektinę zoną. PLC sistema koordinuoja roboto judesius su liejimo mašina ir vėlesne apdorojimo įranga, taip užtikrindama koordinuotą visos gamybos linijos veikimą. Ši išmanioji integracijos galimybė paverčia penkių ašių robotą pagrindiniu mazgu išmaniųjų automobilių gamyklų tarpusavio ryšyje.

Ketvirta, ateities tendencijos: penkių ašių liejimo robotų plėtros kryptis automobilių gamyboje

Automobilių gamybos pramonei toliau žengiant elektrifikacijos, intelekto ir lengvų konstrukcijų link, penkių ašių liejimo robotai taip pat pristatys naują technologinių patobulinimų etapą, o tikimasi trijų pagrindinių plėtros tendencijų:

1. Tikslesnė „DI + vizijos“ integracija

Derinant dirbtinio intelekto algoritmus su 3D regos tikrinimo technologija, penkių ašių robotai turės „autonominio mokymosi“ galimybes – analizuos didelius gamybos duomenų kiekius, kad automatiškai optimizuotų suėmimo kampus, judėjimo trajektorijas ir jėgos valdymo parametrus. 3D regos sistemos gali realiuoju laiku nustatyti smulkius komponentų defektus (pvz., vos 0,01 mm įdubimų žymes), taip įgalindamos „internetinę patikrą + koregavimą realiuoju laiku“, kad dar labiau pagerintų produkto kokybę.

2. Efektyvesnis bendradarbiavimas su keliomis mašinomis

Siekiant patenkinti modulinės automobilių detalių gamybos poreikius, keli penkių ašių robotai bendradarbiaus per pagrindinio-pavaldžio valdymą. Pavyzdžiui, vienas robotas gali atlikti įdėklų įdėjimą, kitas – detalių išėmimą ir apipjaustymą, o kitas – tikrinimą ir pakavimą. Toks kelių mašinų bendradarbiavimas leidžia vykdyti lygiagrečią gamybą, dar labiau padidinant gamybos linijos efektyvumą 30–50 %.

3. Ekologiškesnis ir energiją taupantis dizainas

Reaguodamas į automobilių pramonės anglies dioksido neutralumo tikslus, penkių ašių robotas Bus naudojami energiją taupantys servo varikliai, lengvas aliuminio lydinio korpusas ir energijos regeneravimo sistema. Tai sumažina energijos suvartojimą 20–30 %, palyginti su tradiciniais robotais, kartu sumažinant triukšmą ir vibraciją veikimo metu, sukuriant ekologišką ir išmanią gamybos aplinką.

Išvada: penkių ašių robotai – pagrindinis automobilių gamybos atnaujinimo variklis

Nuo rankinio valdymo iki automatizuotos gamybos, nuo vienos ašies judėjimo iki penkių ašių bendradarbiavimo – penkių ašių robotų naudojimas liejimo mašinose yra ne tik automobilių gamybos procesų atnaujinimas, bet ir neišvengiamas pasirinkimas pramonei pereinant prie didelio tikslumo, didelio efektyvumo ir didelio intelekto gamybos. Dėl lanksčio judėjimo, tikslaus valdymo ir galingų integravimo galimybių jis išsprendžia daugelį problemų, susijusių su automobilių liejimo būdu pagamintų detalių gamyba, ir tampa pagrindine automobilių gamintojų įranga, padedančia sumažinti sąnaudas, padidinti efektyvumą ir sustiprinti produktų konkurencingumą.

Ateityje, technologijoms tobulėjant, penkių ašių liejimo robotų rankos bus glaudžiai integruotos su dirbtiniu intelektu, daiktų internetu, dideliais duomenimis ir kitomis technologijomis, dar labiau sudarys sąlygas „intelektualiai, lanksčiai ir ekologiškai“ automobilių gamybai ir suteiks dar didesnį impulsą pasaulinės automobilių pramonės modernizavimui. Automobilių gamintojams ankstyvas penkių ašių liejimo robotų technologijos diegimas bus labai svarbus žingsnis siekiant užimti aukščiausias pramonės konkurencijos aukštumas.