機器人加工陶瓷 混合汽車內(nèi)飾件

應(yīng)用技術(shù)、工件表面加工路徑程序化、適用的加工工具和精準調(diào)節(jié)的機器人，這些技術(shù)都藏在該設(shè)備里
 

在那些要求極高的買家的眼里，對于每個新款豪華汽車的外觀、設(shè)計和功能等諸方面的期待均在不斷提高。這些要求就不斷激發(fā)小客車內(nèi)飾件設(shè)計師不斷創(chuàng)新，找到新的技術(shù)解決方案，以實現(xiàn)他們的設(shè)計，而這往往需要更加昂貴的加工制造方法。
 

位于德國弗蘭克地區(qū)的Toolcraft公司總經(jīng)理Bernd Krebs表示，他們公司也同樣面臨著這樣的挑戰(zhàn)，他強調(diào)說：“我們的任務(wù)是用標準的制造方法完成要求極高的任務(wù)，我們公司有很強的技術(shù)能力，并且愿意與我們的合作伙伴一起在難以實現(xiàn)的項目中共同成長。”
 

圖1 Stäubli TX 90型6軸機器人在4個機器人加工單元里進行要求極高的汽車換檔操作桿顯示器的拋光作業(yè)
 

在此，使用戶能夠找到“未來感”的汽車換檔操作桿顯示器，就為創(chuàng)新者提供了最佳的前提條件：沒有哪個傳統(tǒng)的加工制造方法能夠使汽車換檔操作桿顯示器的表面質(zhì)量達到顧客的要求。 Oeshsler公司是一家知名的汽車零部件供貨商，該公司作為人工合成材料加工制造的高端企業(yè)接受了這個挑戰(zhàn)。

Oeshsler公司采用拋光作業(yè)的方法加工汽車換檔操作桿顯示器的陶瓷表面，該公司一方面把此項目合同委托給了世界知名的集團公司，也就是系統(tǒng)集成專家Toolcraft公司，另一方面將Schmiede Unicam軟件公司和機器人生產(chǎn)廠家Stäubli公司也拉到了同一條船上。
 

圖2 Toolcraft公司機器人技術(shù)和設(shè)計的團隊負責(zé)人Thomas Wieland說：“此項加工作業(yè)任務(wù)只有使用高精準度、加工路徑性能完美的機器人才能完成。”

這4家技術(shù)型企業(yè)共同為研發(fā)一個適合進行批量拋光加工作業(yè)的技術(shù)解決方案而努力。Toolcraft公司的Thomas Wieland作為機器人技術(shù)和設(shè)計的團隊負責(zé)人，他提出：“汽車陶瓷混合內(nèi)飾件制造技術(shù)有著決定性的意義，必須采用拋光方法將該汽車陶瓷混合內(nèi)飾件表面的所有面加工成極其均勻且能夠持續(xù)保持力的作用的人性化表面。他指出，要做到這一點，必須使用專門為此而研制的工具——一臺高精度的 6軸機器人和精準的加工路徑設(shè)計。”
 

此時新款豪華汽車即將下線，時間非常緊迫。而這個研發(fā)適用的拋光加工單元的團隊是一個由跨學(xué)科專家組成的團隊。位于Georgesmuend的Toolcraft公司最近已經(jīng)研發(fā)出了4個相同的機器人加工單元，這4個機器人加工單元已經(jīng)每天三班24h不間斷地采用拋光作業(yè)方式，加工有背光顯示的小客車換檔操作桿。

圖3 在進行拋光加工作業(yè)時，加工作業(yè)精準和加工路徑性能好是避免產(chǎn)生廢品的絕對必要條件
 

精密機器人是關(guān)鍵
 

看一眼該機器人拋光加工單元，人們便能非常明顯地感受到該拋光設(shè)備里蘊藏著該團隊的研發(fā)理念。按照當前的技術(shù)水準，該拋光設(shè)備的作業(yè)流程和設(shè)備在世界上均是獨一無二的。該機器人拋光加工單元的核心部分是一臺Stäubli TX 90型機器人，該機器人裝有用于拋光作業(yè)的快速心軸和一個自動化的工具更換裝置。
 

為什么該機器人拋光加工單元要采用6軸機器人呢?機器人技術(shù)和設(shè)計的團隊負責(zé)人Thomas Wieland解釋說：“對于該項加工任務(wù)來說，只能使用帶有完美加工路徑特性且非常精密的機器人才能完成。只有Stäubli TX 90型機器人的驅(qū)動技術(shù)使其具備了能夠滿足完成該項拋光加工作業(yè)任務(wù)要求的基礎(chǔ)條件。為了能夠使加工作業(yè)流程達到最佳化，在位于法國Faverges生產(chǎn)Stäubli TX 90型機器人的總廠里，對該機器人進行了絕對嚴格的測試。借助于這樣的手段使得拋光加工作業(yè)的精密度能夠達到頂級。”
 

圖4 在該項目中，Unicam軟件有限公司的應(yīng)用技術(shù)工程師Christian Grohmann負責(zé)機器人加工路徑程序化和實時模擬工作
 

該研發(fā)團隊所遇到的下一個挑戰(zhàn)是，采用市場上通用的拋光工具無法滿足此項加工作業(yè)所需達到的質(zhì)量要求。 為此，Toolcraft公司的專家專門為此項加工作業(yè)任務(wù)研發(fā)出了專用拋光工具，并且使這些專用拋光工具能夠適合批量加工作業(yè)的要求。為了使拋光加工作業(yè)的生產(chǎn)流程可靠性達到要求，專家們還在拋光加工作業(yè)設(shè)備上集成了拋光工具長度測量裝置。在拋光作業(yè)中，當拋光工具達到的磨損極限值時，Stäubli TX 90型機器人便通過一個全自動化的更換裝置取出一個新的拋光工具。在此，機器人是高度自主的。
 

這4個機器人加工單元是這樣設(shè)置的，每9個加工站點加工制造8個各種不同的結(jié)構(gòu)件變形產(chǎn)品。為了在精準的同時又能確保換擋操作桿的張緊力，該加工單元采用的是氣動零點張緊裝置。在同步進行陶瓷混合材料的小客車換檔操作桿的幾何表面進行拋光加工作業(yè)時，Stäubli TX 90型機器人作用到工件上的力必須是均勻的，這是事先便已經(jīng)考慮好的。
 

加工路徑程序化具有決定性意義
 

Stäubli TX 90型機器人具有最優(yōu)化的加工路徑性能，這是拋光作業(yè)最佳化的前提。Unicam軟件有限公司的程序員具有這方面的寶貴經(jīng)驗，Unicam軟件有限公司的應(yīng)用技術(shù)工程師Christian Grohmann說：“我們在線下使用Octopuz軟件生成綜合性的加工路徑程序，接著，我們利用實時模擬的方法實現(xiàn)加工路徑的過程，直至具體細節(jié)的最佳化。”
 

圖5 高端汽車的創(chuàng)新型換檔操作桿顯示器
 

在此，Stäubli TX 90型機器人還表現(xiàn)出了其另一個優(yōu)點。要求在其高存儲器需求復(fù)雜的基礎(chǔ)上進行全面的程序化，并且在CS8C型機器人控制器里備份。調(diào)節(jié)器的高內(nèi)存能力，可以確保最佳的數(shù)據(jù)流。這樣，Stäubli TX 90型機器人機械和控制技術(shù)方面的性能均得到了保障，從根本上確保了該項目的成功。