機器人激光加工在防盜門製造行業應用

Köhler&Bandl因製造各種防火門、安全門和多功能鐵門而聲名遠播。小到500500mm的小型轉門，大到5000500mm的大閘門，Köhler&Bandl均可生產製造。為了滿足不同樣式和客戶個性化需求，同時確保產品能夠達到最佳的產品品質和尺寸精度，該公司於2012年初從庫卡工業購置了一套機器人激光切割係統。這套係統可準確定位，以任意樣式進行完美的開口加工。

　　“我們主要製造各種不同尺寸的防火門和閘門”，公司資深合夥人Adolf Köhler說道。“我們生產的並非許可生產的產品，而是自主開發的產品。”為保證每一訂單能達到最佳質量，我們明確目標，以更佳的柔性和精度來為多開口的門框提供複雜精加工。從2012年1月起，我們就一直在使用這樣一條生產線，根據每筆訂單要求，來為鍍鋅鋼板和不鏽鋼框架進行尺寸切割和開口加工，並對切割可能產生的浪費進行了優化。

　　挑戰：更快的加工速度、更佳的柔性、更高的精度

　　Köhler&Bandl供應的每件鋼門都配置適合的門框，而這些門框須根據管件、上鎖係統、聯鎖觸頭及其它因素來進行調節。這就意味著，需要根據訂單切割一大批不同的開口和小孔。在過去，這些任務需要耗費大量人力和時間，同時也需要高成本的工具。插銷和各種上鎖元件需要不同的穿孔模具，並且它們的定位性能對上鎖的精確和質量起決定性作用。根據需要及相應的設置時間，即便忽略新進來的產品，衝壓模具的庫存至少要在25套以上，以滿足衝壓機需要。往往在衝壓或鑽孔後，由於變形或毛刺等原因，仍需返工。

機器人係統可在型材上切割任意開口

　　因此，公司決定進一步提升這些加工工藝的自動化程度。為此，RWG在總經理Andreas Mestemacher與技術開發主管Oliver Kemner的指導下開發了一套柔性化生產的最佳解決方案。正當自動穿孔和研磨係統方案仍在項目討論階段，組員們很快就使用柔性激光技術達成了一致意見，理由很簡單，激光適用於任何形狀。根據數據記錄，大約有450，000組不同版本的形狀，而且這組數字仍在進一步攀升。

　　RWG和庫卡工業先前就有過成功合作，十分了解庫卡工業係統集成的技術非常精湛，所以RWG也向庫卡工業拋了橄欖枝，尋求一套最佳的定製化方案。實際上，該項目就是將機器人作為更高效的工具集成於生產線。

　　在明確規格後，樣品很快被送至庫卡工業Obernburg實驗室。實驗很快揭曉了可行性方案的初步設想。激光機器人成功解決了在“轉角”進行開口的難題，這是衝壓機和研磨機不可能完成的，這一令人振奮的結果完全說服了所有參與者。

　　
解決方案：生產線集成激光切割機器人

　　Köhler&Bandl生產和供應的門框有兩種略帶折彎的型狀，3種長度，訂單以指令形式由生產計劃部發送至係統操作員。他可在係統中獲取相應產品的宏數和數量。然後，由RWG開發的PLC確定不同長度型材的物料需求。

　　該係統的布局提供了一個可容納多達16件原料型材的上料區。操作員會從係統中接收到請求，為該批次添加相應長度的型材。長度有4，500，5，300和6，300mm。上料之後將進行自動化加工，直到生產線末端的下料工作站。

　　抓手沿齒軌移至進料區抓取一件型材，然後推至機器人工作範圍內的激光安全小室。一到達工位，配有外置激光切割頭的庫卡工業RV30-26機器人就會接收到啟動指令。該激光切割頭由位於Würselen的庫卡工業-徠斯激光技術研發生產，配置了電容傳感器來確保與型材的最佳距離。與此同時，集成了IPG 1kW光纖激光器。由於純切割時間相對比輔助時間短，使用光纖激光器的優勢非常明顯。因為能源與控製器分離，隻有在切割時才會消耗能源，因此可提高30%能源效率。

　　加工中，數據是由PLC傳輸的。切口非常整齊，且定位精準，因此無需返工。即使切口在轉角處，也可作到一步到位。在輸送前，激光會對每件已加工的型材進行打標。這種標號可使工件在焊接工藝後輕鬆識別跟蹤，同時也使得相應部件在任意時間進行複製。相較於過去用手工記號或貼標簽，激光打標具有持久性。

　　型材被進一步傳送至鑽孔和裝埋（如有必要）。然後是最後的工序，用專用的自動旋轉圓鋸來進行長度切割，該工具隻需極少的潤滑即可漂亮地將方塊切割成型麵或45度角。最後，再將加工完的型材傳達至一個移除裝置，如緩存區出現超載，該裝置將停止整套係統的運行。這就意味著操作員無需一直守在現場，可以同步進行其它任務。除此之外，RWG甚至集成了廢料再利用的模塊，係統會進行自動測量，將落料用於較小門框。

　　“作為訂單製造商，我們必須要靈活應對”，Oliver Kemner又說，“因此控製係統還可以‘擠出’時間，安排一批緊急訂單。像這種情況，我們還可以在一日內生產一件單品”。

　　根據客戶要求，加工完成的門框會進行完美噴漆和烤漆，再或者，送往噴漆廠進行精細的噴漆或塗層。

優勢：速度更快、精度更高、柔性更佳

　　使用該生產線加工型材，Köhler&Bandl甚至可提升防火門與安全門的質量等級（優化至WK4級）。機器人的使用可確保所有開口的精度達到毫米級，如此一來，即可避免浪費，還可減少返工。同時也能確保每個閉合準備進行組裝的門框都已配置諸如開關接觸器、門閂等部件。現在也可以確保計算所得的450，000組數據是完全正確的。如果新添加在門上的配件需要額外開口，隻需對機器人進行編程即可，就完全沒有必要再用新工具來加工了。通過庫卡工業為期兩周的培訓，Köhler&Bandl的員工和RWG的專家們完全能夠獨立完成這項工作。

　　
結果

　　“使用庫卡工業係統方案，我們所能達到的質量等級與柔性水平是其它任何技術都遠遠不及的。激光機器人可從任意角度進行複雜折邊型材的開口加工，並且花費最低的成本。我們非常確信，接下來將會對門框的焊接工藝進行自動化升級。”Oliver Kemner下了這樣的定論。

　　來自RWG的Andreas Mestemacher也明確表達了對庫卡工業的認同，他表示已找到一家可一站式供應實驗室工藝評估、機器人、控製、激光與安全房等所有元件的全套係統集成商。“因此我們無需擔心與供應商的協調問題，也無需擔心個體元件的組裝。同時，程序員可通過控製界麵高效執行所有任務。另外，針對超出工作範圍的超長框體，還可以通過機器人附加軸來進行加工。”

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