I.C有限公司的激光切割技術投資得到了回報

您可能不會想到能在美國阿肯色州的Conway市 — 一個距離小石城大約20英里的小鎮 — 找到一種高技術、現代化的機器人激光切割系統。但是，這卻是I.C.有限公司 — 國際卡車和發動機有限公司（International Truck and Engine Corporation）的一家全資子公司 — 如今對用于制造校車的16和20標準厚度鍍鋅板壓模和對復雜深拉零件進行激光修整和切割的手段。他們擁有的兩臺六坐標Motoman（位于俄亥俄州West Carrollton市）UP20機器人可以對40多種形狀進行精密激光切割，對尺寸范圍為寬20.9 ～ 47.2英寸、長93.7英寸、深6～9英寸的扁平及異形零件的外周加以修整。

對所有分公司提供支持的優異制造中心項目經理Jim Krieger說：“現代化的機器人生產中心是工廠的全新技術。工廠的員工已經接受了機器人。板金零件制造設備每天按兩班制工作，每班生產82套零件，機器人已經被證明是非?？煽康摹！?

Krieger說：“已經設計了柔性生產中心來對四種校車零件進行激光切割，它們是外端蓋、內端蓋、隔板以及車輪承窩等 — 它們被用在Conway公交車組裝工廠以及位于俄克拉荷馬州Tulsa的一個姐妹公交車組裝廠中?！?

Motoman機器人于2003年下半年安裝，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可以節省地面空間，并能夠更便于加工大型復雜零件 — 件被固定在一個Motoman MSR-1000 AC雙工位180度分度可轉定位器上。這種高負荷定位器配備一個H形框架式臺面設計，每端具有2200磅的承載能力，全負載條件下的分度時間為7秒。位于定位器中心部分的不透光的前壁以及獨特的自動密封防護裝置可以保護操作員免受激光輻射。機器人被完全密封在一個帶安全聯鎖門的CDRH一級激光工作單元密封裝置中。該過程采用一個CCTV攝像及監控系統加以監控。而與激光器相關的設備都被放置在一個單獨的房間內。

圖1：兩臺機器人利用激光修整零件外周，然后利用激光精確切
割出車輪承窩所需的不同形狀。

Motoman還提供兩套柔性夾具，在分度定位器每側一個。零件通過定位器支撐在外側結構上，并通過真空杯固定到位。盡管一般在定位器雙側加工同類型的零件，但系統卻也可以在兩側加工不同的零件。循環時間隨零件不同而變化，外端蓋大約需要300秒，而車輪承窩需要的切割次數較少，所需時間大約在110秒。

四種零件類型即外端蓋、內端蓋、隔板及車輪承窩之間的切換是手動完成的，需要不到15分鐘的時間來切換自定位夾具。零件是成批加工的，操作員通過為待加工零件選擇合適的機器人程序而改變每批的零件數量 — 采用位于一個獨立底座上的基于PC的彩色觸摸式屏幕完成。Allen-Bradley SLC 5/05可編程邏輯控制器（PLC）能提供全面的單元控制及I/O監控，機器人和定位器則由Motoman XRC 2001機器人控制器控制。

每班由兩名操作員來裝卸在機器人單元上生產的大型零件。操作員的操作包括：裝上一個零件，清理由雙激光掃描儀監控的上料區，并啟動操作站上的循環啟動按鈕。當前一個循環完成時，單元轉臺自動分度，將下一個零件運送至機器人跟前。機器人會進行外周修整，并在每個零件上進行6～110次不等的激光切割。操作員卸下切割好的部件并將待切割的部件裝上夾具，之后不斷重復這一加工過程。該激光系統加工的形狀公差為± 0.030英寸，位置公差為± 0.060英寸。

圖2：通過采用兩臺機器人同時工作，切割工序最多的浴缸形外
端蓋激光切割大約需要300秒時間，而切割工序較少的車輪承窩
加工則只需要大約110秒。

該單元還包括一個12英寸寬、16英尺長的電磁皮帶傳送機，傳送機上帶有廢品滑槽，可以收集和排出激光切割金屬屑。另外還包括一個由排氣速度為9000立方英尺/分鐘的鼓風機、壓力鼓風系統及風道組成的排風系統來清除單元內部的煙氣。

Krieger補充道：“Motoman系統的循環時間比我們計劃的快10%。在采用機器人之前，這些零件的生產需要很高的手動勞動強度。每個零件特征都是采用手動方式用等離子切割的，手動裝到沖壓機上，并用氣動剪切機加以修整。在進行切割前，必須對修整線的樣式進行跟蹤。該過程需要多個階段、多個操作員，并且在不同工序間需要大量材料搬運過程。通過采用機器人單元，免去了很多‘過程中’的材料搬運操作。機器人自動化提高了最終產品的質量。精密控制降低了每個零件的廢品量。原來的手動方法，噪音非常大，采用帶鋸將深長的、浴缸形外端蓋切割成兩部分。而通過新的模型，在兩部分之間需要被修整的空間只有不到1英寸，而不是以前的6英寸。我們所選擇的激光系統需要很少的維護，零部件的損耗成本遠遠低于我們所研究過的基于等離子的切割方法?！?

該機器人系統的投資回報周期大約為2.5年。

Mary Kay Morel 是位于West Carrollton，Ohio州Motoman公司的專職作者。www.motoman.com