公交車部件的(de)激光(guāng)切割

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I.C有限公司的(de)激光(guāng)切割技術投資得(de)到了(le)回報 您可(kě)能不會想到能在美(měi)國阿肯色州的(de)Conway市 — 一個距離小石城(chéng)大(dà)約20英裏的(de)小鎮 — 找到一種高(gāo)技術、現代化(huà)的(de)機器人(rén)激光(guāng)切割系統。但是，這卻是I.C.有限公司 — 國際卡車和(hé)發動機有限公司（International Truck and Engine Corporation）的(de)一家全資子公司 — 如今對用(yòng)于制造校車的(de)16和(hé)20标準厚度鍍鋅闆壓模和(hé)對複雜深拉零件進行激光(guāng)修整和(hé)切割的(de)手段。他(tā)們擁有的(de)兩台六坐(zuò)标Motoman（位于俄亥俄州West Carrollton市）UP20機器人(rén)可(kě)以對40多(duō)種形狀進行精密激光(guāng)切割，對尺寸範圍爲寬20.9 ～ 47.2英寸、長93.7英寸、深6～9英寸的(de)扁平及異形零件的(de)外周加以修整。對所有分(fēn)公司提供支持的(de)優異制造中心項目經理(lǐ)Jim Krieger說：“現代化(huà)的(de)機器人(rén)生産中心是工廠的(de)全新技術。工廠的(de)員工已經接受了(le)機器人(rén)。闆金零件制造設備每天按兩班制工作，每班生産82套零件，機器人(rén)已經被證明(míng)是非常可(kě)靠的(de)。” Krieger說：“已經設計了(le)柔性生産中心來對四種校車零件進行激光(guāng)切割，它們是外端蓋、内端蓋、隔闆以及車輪承窩等 — 它們被用(yòng)在Conway公交車組裝工廠以及位于俄克拉荷馬州Tulsa的(de)一個姐妹公交車組裝廠中。” Motoman機器人(rén)于2003年下(xià)半年安裝，配備成套TRUMPF (位于密執安州普利矛斯市) HL703D Nd:YAG激光(guāng)設備，安裝在鋼底座支撐結構上。在這些支撐結構上安裝機器人(rén)可(kě)以節省地面空間，并能夠更便于加工大(dà)型複雜零件 — 件被固定在一個Motoman MSR-1000 AC雙工位180度分(fēn)度可(kě)轉定位器上。這種高(gāo)負荷定位器配備一個H形框架式台面設計，每端具有2200磅的(de)承載能力，全負載條件下(xià)的(de)分(fēn)度時間爲7秒。位于定位器中心部分(fēn)的(de)不透光(guāng)的(de)前壁以及獨特的(de)自動密封防護裝置可(kě)以保護操作員免受激光(guāng)輻射。機器人(rén)被完全密封在一個帶安全聯鎖門的(de)CDRH一級激光(guāng)工作單元密封裝置中。該過程采用(yòng)一個CCTV攝像及監控系統加以監控。而與激光(guāng)器相關的(de)設備都被放置在一個單獨的(de)房(fáng)間内。 圖1：兩台機器人(rén)利用(yòng)激光(guāng)修整零件外周，然後利用(yòng)激光(guāng)精确切 割出車輪承窩所需的(de)不同形狀。Motoman還提供兩套柔性夾具，在分(fēn)度定位器每側一個。零件通(tōng)過定位器支撐在外側結構上，并通(tōng)過真空杯固定到位。盡管一般在定位器雙側加工同類型的(de)零件，但系統卻也(yě)可(kě)以在兩側加工不同的(de)零件。循環時間随零件不同而變化(huà)，外端蓋大(dà)約需要300秒，而車輪承窩需要的(de)切割次數較少，所需時間大(dà)約在110秒。 四種零件類型即外端蓋、内端蓋、隔闆及車輪承窩之間的(de)切換是手動完成的(de)，需要不到15分(fēn)鍾的(de)時間來切換自定位夾具。零件是成批加工的(de)，操作員通(tōng)過爲待加工零件選擇合适的(de)機器人(rén)程序而改變每批的(de)零件數量 — 采用(yòng)位于一個獨立底座上的(de)基于PC的(de)彩色觸摸式屏幕完成。Allen-Bradley SLC 5/05可(kě)編程邏輯控制器（PLC）能提供全面的(de)單元控制及I/O監控，機器人(rén)和(hé)定位器則由Motoman XRC 2001機器人(rén)控制器控制。 每班由兩名操作員來裝卸在機器人(rén)單元上生産的(de)大(dà)型零件。操作員的(de)操作包括：裝上一個零件，清理(lǐ)由雙激光(guāng)掃描儀監控的(de)上料區，并啓動操作站上的(de)循環啓動按鈕。當前一個循環完成時，單元轉台自動分(fēn)度，将下(xià)一個零件運送至機器人(rén)跟前。機器人(rén)會進行外周修整，并在每個零件上進行6～110次不等的(de)激光(guāng)切割。操作員卸下(xià)切割好的(de)部件并将待切割的(de)部件裝上夾具，之後不斷重複這一加工過程。該激光(guāng)系統加工的(de)形狀公差爲± 0.030英寸，位置公差爲± 0.060英寸。 圖2：通(tōng)過采用(yòng)兩台機器人(rén)同時工作，切割工序最多(duō)的(de)浴缸形外 端蓋激光(guāng)切割大(dà)約需要300秒時間，而切割工序較少的(de)車輪承窩 加工則隻需要大(dà)約110秒。該單元還包括一個12英寸寬、16英尺長的(de)電磁皮帶傳送機，傳送機上帶有廢品滑槽，可(kě)以收集和(hé)排出激光(guāng)切割金屬屑。另外還包括一個由排氣速度爲9000立方英尺/分(fēn)鍾的(de)鼓風機、壓力鼓風系統及風道組成的(de)排風系統來清除單元内部的(de)煙氣。 Krieger補充道：“Motoman系統的(de)循環時間比我們計劃的(de)快(kuài)10%。在采用(yòng)機器人(rén)之前，這些零件的(de)生産需要很高(gāo)的(de)手動勞動強度。每個零件特征都是采用(yòng)手動方式用(yòng)等離子切割的(de)，手動裝到沖壓機上，并用(yòng)氣動剪切機加以修整。在進行切割前，必須對修整線的(de)樣式進行跟蹤。該過程需要多(duō)個階段、多(duō)個操作員，并且在不同工序間需要大(dà)量材料搬運過程。通(tōng)過采用(yòng)機器人(rén)單元，免去了(le)很多(duō)‘過程中’的(de)材料搬運操作。機器人(rén)自動化(huà)提高(gāo)了(le)最終産品的(de)質量。精密控制降低了(le)每個零件的(de)廢品量。原來的(de)手動方法，噪音(yīn)非常大(dà)，采用(yòng)帶鋸将深長的(de)、浴缸形外端蓋切割成兩部分(fēn)。而通(tōng)過新的(de)模型，在兩部分(fēn)之間需要被修整的(de)空間隻有不到1英寸，而不是以前的(de)6英寸。我們所選擇的(de)激光(guāng)系統需要很少的(de)維護，零部件的(de)損耗成本遠遠低于我們所研究過的(de)基于等離子的(de)切割方法。” 該機器人(rén)系統的(de)投資回報周期大(dà)約爲2.5年。 Mary Kay Morel 是位于West Carrollton，Ohio州Motoman公司的(de)專職作者。www.motoman.com