I.C有限公司的激光切割技術(shù)投資得到了回報(bào)
您可能不會(huì)想到能在美國(guó)阿肯色州的Conway市 — 一個(gè)距離小石城大約20英里的小鎮(zhèn) — 找到一種高技術(shù)、現(xiàn)代化的機(jī)器人激光切割系統(tǒng)。但是，這卻是I.C.有限公司 — 國(guó)際卡車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司（International Truck and Engine Corporation）的一家全資子公司 — 如今對(duì)用于制造校車(chē)的16和20標(biāo)準(zhǔn)厚度鍍鋅板壓模和對(duì)復(fù)雜深拉零件進(jìn)行激光修整和切割的手段。他們擁有的兩臺(tái)六坐標(biāo)Motoman（位于俄亥俄州West Carrollton市）UP20機(jī)器人可以對(duì)40多種形狀進(jìn)行精密激光切割，對(duì)尺寸范圍為寬20.9 ～ 47.2英寸、長(zhǎng)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(duì)所有分公司提供支持的優(yōu)異制造中心項(xiàng)目經(jīng)理Jim Krieger說(shuō)：“現(xiàn)代化的機(jī)器人生產(chǎn)中心是工廠的全新技術(shù)。工廠的員工已經(jīng)接受了機(jī)器人。板金零件制造設(shè)備每天按兩班制工作，每班生產(chǎn)82套零件，機(jī)器人已經(jīng)被證明是非常可靠的。”
Krieger說(shuō)：“已經(jīng)設(shè)計(jì)了柔性生產(chǎn)中心來(lái)對(duì)四種校車(chē)零件進(jìn)行激光切割，它們是外端蓋、內(nèi)端蓋、隔板以及車(chē)輪承窩等 — 它們被用在Conway公交車(chē)組裝工廠以及位于俄克拉荷馬州Tulsa的一個(gè)姐妹公交車(chē)組裝廠中。”
Motoman機(jī)器人于2003年下半年安裝，配備成套TRUMPF (位于密執(zhí)安州普利矛斯市) HL703D Nd:YAG激光設(shè)備，安裝在鋼底座支撐結(jié)構(gòu)上。在這些支撐結(jié)構(gòu)上安裝機(jī)器人可以節(jié)省地面空間，并能夠更便于加工大型復(fù)雜零件 — 件被固定在一個(gè)Motoman MSR-1000 AC雙工位180度分度可轉(zhuǎn)定位器上。這種高負(fù)荷定位器配備一個(gè)H形框架式臺(tái)面設(shè)計(jì)，每端具有2200磅的承載能力，全負(fù)載條件下的分度時(shí)間為7秒。位于定位器中心部分的不透光的前壁以及獨(dú)特的自動(dòng)密封防護(hù)裝置可以保護(hù)操作員免受激光輻射。機(jī)器人被完全密封在一個(gè)帶安全聯(lián)鎖門(mén)的CDRH一級(jí)激光工作單元密封裝置中。該過(guò)程采用一個(gè)CCTV攝像及監(jiān)控系統(tǒng)加以監(jiān)控。而與
激光器相關(guān)的設(shè)備都被放置在一個(gè)單獨(dú)的房間內(nèi)。
圖1：兩臺(tái)機(jī)器人利用激光修整零件外周，然后利用激光精確切
割出車(chē)輪承窩所需的不同形狀。
Motoman還提供兩套柔性?shī)A具，在分度定位器每側(cè)一個(gè)。零件通過(guò)定位器支撐在外側(cè)結(jié)構(gòu)上，并通過(guò)真空杯固定到位。盡管一般在定位器雙側(cè)加工同類型的零件，但系統(tǒng)卻也可以在兩側(cè)加工不同的零件。循環(huán)時(shí)間隨零件不同而變化，外端蓋大約需要300秒，而車(chē)輪承窩需要的切割次數(shù)較少，所需時(shí)間大約在110秒。
四種零件類型即外端蓋、內(nèi)端蓋、隔板及車(chē)輪承窩之間的切換是手動(dòng)完成的，需要不到15分鐘的時(shí)間來(lái)切換自定位夾具。零件是成批加工的，操作員通過(guò)為待加工零件選擇合適的機(jī)器人程序而改變每批的零件數(shù)量 — 采用位于一個(gè)獨(dú)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(jiān)控，機(jī)器人和定位器則由Motoman XRC 2001機(jī)器人控制器控制。
每班由兩名操作員來(lái)裝卸在機(jī)器人單元上生產(chǎn)的大型零件。操作員的操作包括：裝上一個(gè)零件，清理由雙激光掃描儀監(jiān)控的上料區(qū)，并啟動(dòng)操作站上的循環(huán)啟動(dòng)按鈕。當(dāng)前一個(gè)循環(huán)完成時(shí)，單元轉(zhuǎn)臺(tái)自動(dòng)分度，將下一個(gè)零件運(yùn)送至機(jī)器人跟前。機(jī)器人會(huì)進(jìn)行外周修整，并在每個(gè)零件上進(jìn)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(fù)這一加工過(guò)程。該激光系統(tǒng)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(guò)采用兩臺(tái)機(jī)器人同時(shí)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(shí)間，而切割工序較少的車(chē)輪承窩
加工則只需要大約110秒。
該單元還包括一個(gè)12英寸寬、16英尺長(zhǎng)的電磁皮帶傳送機(jī)，傳送機(jī)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(gè)由排氣速度為9000立方英尺/分鐘的鼓風(fēng)機(jī)、壓力鼓風(fēng)系統(tǒng)及風(fēng)道組成的排風(fēng)系統(tǒng)來(lái)清除單元內(nèi)部的煙氣。
Krieger補(bǔ)充道：“Motoman系統(tǒng)的循環(huán)時(shí)間比我們計(jì)劃的快10%。在采用機(jī)器人之前，這些零件的生產(chǎn)需要很高的手動(dòng)勞動(dòng)強(qiáng)度。每個(gè)零件特征都是采用手動(dòng)方式用等離子切割的，手動(dòng)裝到?jīng)_壓機(jī)上，并用氣動(dòng)
剪切機(jī)加以修整。在進(jìn)行切割前，必須對(duì)修整線的樣式進(jìn)行跟蹤。該過(guò)程需要多個(gè)階段、多個(gè)操作員，并且在不同工序間需要大量材料搬運(yùn)過(guò)程。通過(guò)采用機(jī)器人單元，免去了很多‘過(guò)程中’的材料搬運(yùn)操作。機(jī)器人自動(dòng)化提高了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。精密控制降低了每個(gè)零件的廢品量。原來(lái)的手動(dòng)方法，噪音非常大，采用帶鋸將深長(zhǎng)的、浴缸形外端蓋切割成兩部分。而通過(guò)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(tǒng)需要很少的維護(hù)，零部件的損耗成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我們所研究過(guò)的基于等離子的切割方法。”
該機(jī)器人系統(tǒng)的投資回報(bào)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
