双臂水切割机器人工艺改善

李刚 董翠

保定亿新汽车配件有限公司河北保定071000

摘要 通过双臂水切割机器人工艺改善，提高人员的工作效率，避免人员等待。同时在一定程度上提高切割效率。

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关键词 切割；工艺改善；工作模式

1 现有技术背景

工作时，机器人只能在两个工位交替进行工作，操作人员将工件放在切割工位，启动机器人进行工作，待切割完毕后，机器人暂停工作，转向另一工作台工作，操作人员开始取件，放件，开始下一个工循环。(图1)

（1）一人/工位，人员工作效率低下；（2）设备工作时间长，一般为200S/件，人员取放件的周期短160S/件，每切割一件产品，人员等待时间40S；（3）切割效率低，以切割顶蓬为例，现有技术约200S/件，随着产量的日益增大，很难满足生产需求。（4）切割产品的规格受到限制，现有技术只能一个工位切一种产品， 最大切割产品为2500*1700。

3 改善的目的

（1）提高人员工作效率，三工位时可以实现切小件时0.5 人/工位，切大小件混合时0.6 人/工位。（2）减少人员的等待浪费；各工位或独立工作，或协调工作，保证人员的无间歇工作；（3）提高切割效率，以切割顶蓬为例，本切割工艺约90S/件，随着产量的日益增大，能满足生产需要。（4）可以适应小工件单独工作，大工件单独工作，大小工件混合工作等多种不同模式，双臂切割时最大切割产品可以达到3000*2000，适应的产品范围更广。

4 详细的方案

双臂高压水切割机器人切割工艺，包括：1 号机器人，2 号机器人，A 工作区、B 工作区、C 工作区组成。（图2）

操作、动作详细方案：

工作区分为A、B、C 三个工作区，机器人为1 号、2 号机器人。其中，A 区的工件只由1 号机器人切割，B 区的工件只由2 号机器人切割，C 区的工件是由1 号和2 号机器人共同切割，系统分为三个工作模式，由控制柜的四档拨位开关控制。分为小工件单独工作模式、大工件单独工作模式、大小工件混合工作模式和四工件工作模式。

4.1 小工件单独工作模式

工作时，操作员在A 区胎具上放好一个未切割的新工件，当按下A 区启动按钮后，1 号机器人进入A 区进行工作，工作完成后回到HOME 点，等待操作员撤下切割好的工件，更换新的工件后，再次按下A 区启动按钮后，1 号机器人再次去A 区进行作业……循环工作；2 号机器人在B 区亦工作。两台机器人在各自的工作区域工作，互不干涉，独立完成各自的工作任务，并且两台机器人摆放安装位置也不干涉，可以同时作业，以提高工作效率。（在此模式下，C 区启动失效）

4.2 大工件协作工作模式

工作时，当按下C 区启动按钮后（C 区有两个操作台，两个操作台的启动按钮有同样的功能，按下两个其中的一个都可以启动机器人进行作业），1 号和2 号机器人从HOME 点启动，同时进入C 区进行切割。共同作业完成后，两台机器人都各自回到HOME 点，等待操作员撤下切割好的工件，更换新的工件后，再次按下C 区启动按钮后，两台机器人再次共同去C 区作业……当1 号和2 号机器人在C区进行切割时，两台机器人之间有安全交互信号，可以防止两台机器人发生碰撞。（在此模式下，A、B 区启动失效）

4.3 大小工件混合工作模式

工作时，双台机器人可同时在A、B、C 三区同时工作，即：1 号机器人在A 区作业、2 号机器人在B 区作业、1 号和2 号机器人同时在C 区对同一工件进行作业。工作时当按下A 区启动按钮后，1 号机器人进入A 区进行工作；当按下B 区启动按钮后，2 号机器人进入B区进行工作；当按下C 区按钮后（C 区有两个操作台，两个操作台上的启动按钮有同样的功能，按下两个其中的一个都可以启动机器人进行作业，1 号和2 号机器人同时进入C 区对同一工件进行作业。当1 号、2 号机器人在C 区进行切割时，两台机器人之间有安全交互信号，可以防止两台机器人发生碰撞。（注：有时A、B区摆放大小不一样的工件，因此两台机器人作业就会有快慢之分，这时系统等待1 号和2 号机器人都回到HOME 点后，然后同时进入C 区进行切割作业。）

4.4 四工件工作模式

工作时，双台机器人可同时在A、B、C 三区同时工作，即：1 号机器人在A 区作业、2 号机器人在B 区作业、1 号和2 号机器人分别在C 区对各自负责的工件进行作业。工作时，当按下A 区启动按钮后，1 号机器人进入A 区进行工作；当按下B 区启动按钮后，2 号机器人进入B 区进行工作；当按下C-1 区启动按钮后，1 号进入C 区对其负责的小工件进行作业、当按下C-2 区启动按钮后，2 号进入C 区对其负责的小工件进行作业。（注：C 区摆放的两个小工件，摆放距离必须有一定的安全距离。当两台机器人在实际切割工作中，有碰撞的可能性时，两台机器人在示教时，必须写入安全交互信号，可以防止两台机器人发生碰撞）

5 技术方案中可以进行位置调整

（1）可以更改切割的方式，将水切割变更为等离子切割。（2）可以更改水切割设备的摆放方式，由落地式更改为悬吊式。（3）由双臂三工位调整为双臂四位，在双臂水切割工位的两侧各设置一个工位。

6 本方案创新点

（1）三工位的排布方式，在双臂水切割的两端分别放置一个切割工位，在两臂的中间设置一个工位，既可以进行单臂操作，又可以实现双臂的联合操作。（2）各工作工件的放置方式，可以为小工件单独工作模式；大工件独立工作模式；大小工件混合工作模式；四工件工作模式。

7 方案的效果

（1）提高人员工作效率，三工位时可以实现切小件时0.5 人/工位，切大小件混合时0.6 人/工位。（2）减少人员的等待的浪费；各工位或独立工作，或协调工作，保证人员的无间歇工作。（3）提高切割效率，以切割顶蓬为例，本切割工艺约90S/件，随着产量的日益增大，能满足生产需要。（4）可以适应小工件单独工作，大工件单独工作，大小工件混合工作等多种不同模式，双臂切割时最大切割产品可以达到3000*2000，适应的产品范围更广。