機(jī)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(zhǔn)調(diào)節(jié)的機(jī)器人，這些技術(shù)都藏在該設(shè)備里
 

在那些要求極高的買(mǎi)家的眼里，對(duì)于每個(gè)新款豪華汽車的外觀、設(shè)計(jì)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(jì)師不斷創(chuàng)新，找到新的技術(shù)解決方案，以實(shí)現(xiàn)他們的設(shè)計(jì)，而這往往需要更加昂貴的加工制造方法。
 

位于德國(guó)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(qiáng)調(diào)說(shuō)：“我們的任務(wù)是用標(biāo)準(zhǔn)的制造方法完成要求極高的任務(wù)，我們公司有很強(qiáng)的技術(shù)能力，并且愿意與我們的合作伙伴一起在難以實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目中共同成長(zhǎng)。”
 

圖1 Stäubli TX 90型6軸機(jī)器人在4個(gè)機(jī)器人加工單元里進(jìn)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(lái)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(méi)有哪個(gè)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(dá)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(gè)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(xiàng)目合同委托給了世界知名的集團(tuán)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(jī)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(jī)器人技術(shù)和設(shè)計(jì)的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Thomas Wieland說(shuō)：“此項(xiàng)加工作業(yè)任務(wù)只有使用高精準(zhǔn)度、加工路徑性能完美的機(jī)器人才能完成。”

這4家技術(shù)型企業(yè)共同為研發(fā)一個(gè)適合進(jìn)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(jī)器人技術(shù)和設(shè)計(jì)的團(tuán)隊(duì)負(fù)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(diǎn)，必須使用專門(mén)為此而研制的工具——一臺(tái)高精度的 6軸機(jī)器人和精準(zhǔn)的加工路徑設(shè)計(jì)。”
 

此時(shí)新款豪華汽車即將下線，時(shí)間非常緊迫。而這個(gè)研發(fā)適用的拋光加工單元的團(tuán)隊(duì)是一個(gè)由跨學(xué)科專家組成的團(tuán)隊(duì)。位于Georgesmuend的Toolcraft公司最近已經(jīng)研發(fā)出了4個(gè)相同的機(jī)器人加工單元，這4個(gè)機(jī)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(jìn)行拋光加工作業(yè)時(shí)，加工作業(yè)精準(zhǔn)和加工路徑性能好是避免產(chǎn)生廢品的絕對(duì)必要條件
 

精密機(jī)器人是關(guān)鍵
 

看一眼該機(jī)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(yùn)藏著該團(tuán)隊(duì)的研發(fā)理念。按照當(dāng)前的技術(shù)水準(zhǔn)，該拋光設(shè)備的作業(yè)流程和設(shè)備在世界上均是獨(dú)一無(wú)二的。該機(jī)器人拋光加工單元的核心部分是一臺(tái)Stäubli TX 90型機(jī)器人，該機(jī)器人裝有用于拋光作業(yè)的快速心軸和一個(gè)自動(dòng)化的工具更換裝置。
 

為什么該機(jī)器人拋光加工單元要采用6軸機(jī)器人呢?機(jī)器人技術(shù)和設(shè)計(jì)的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Thomas Wieland解釋說(shuō)：“對(duì)于該項(xiàng)加工任務(wù)來(lái)說(shuō)，只能使用帶有完美加工路徑特性且非常精密的機(jī)器人才能完成。只有Stäubli TX 90型機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)技術(shù)使其具備了能夠滿足完成該項(xiàng)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(dá)到最佳化，在位于法國(guó)Faverges生產(chǎn)Stäubli TX 90型機(jī)器人的總廠里，對(duì)該機(jī)器人進(jìn)行了絕對(duì)嚴(yán)格的測(cè)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(dá)到頂級(jí)。”
 

圖4 在該項(xiàng)目中，Unicam軟件有限公司的應(yīng)用技術(shù)工程師Christian Grohmann負(fù)責(zé)機(jī)器人加工路徑程序化和實(shí)時(shí)模擬工作
 

該研發(fā)團(tuán)隊(duì)所遇到的下一個(gè)挑戰(zhàn)是，采用市場(chǎng)上通用的拋光工具無(wú)法滿足此項(xiàng)加工作業(yè)所需達(dá)到的質(zhì)量要求。 為此，Toolcraft公司的專家專門(mén)為此項(xiàng)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(dá)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(zhǎng)度測(cè)量裝置。在拋光作業(yè)中，當(dāng)拋光工具達(dá)到的磨損極限值時(shí)，Stäubli TX 90型機(jī)器人便通過(guò)一個(gè)全自動(dòng)化的更換裝置取出一個(gè)新的拋光工具。在此，機(jī)器人是高度自主的。
 

這4個(gè)機(jī)器人加工單元是這樣設(shè)置的，每9個(gè)加工站點(diǎn)加工制造8個(gè)各種不同的結(jié)構(gòu)件變形產(chǎn)品。為了在精準(zhǔn)的同時(shí)又能確保換擋操作桿的張緊力，該加工單元采用的是氣動(dòng)零點(diǎn)張緊裝置。在同步進(jìn)行陶瓷混合材料的小客車換檔操作桿的幾何表面進(jìn)行拋光加工作業(yè)時(shí)，Stäubli TX 90型機(jī)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(jī)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(yàn)，Unicam軟件有限公司的應(yīng)用技術(shù)工程師Christian Grohmann說(shuō)：“我們?cè)诰€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(shí)時(shí)模擬的方法實(shí)現(xiàn)加工路徑的過(guò)程，直至具體細(xì)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(jī)器人還表現(xiàn)出了其另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。要求在其高存儲(chǔ)器需求復(fù)雜的基礎(chǔ)上進(jìn)行全面的程序化，并且在CS8C型機(jī)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(jī)器人機(jī)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(xiàng)目的成功。