一种用于汽车覆盖件的机器人冲孔系统的制作方法

本实用新型面向个性化定制的汽车覆盖件的冲孔设备技术领域，尤其涉及一种用于汽车覆盖件的机器人冲孔系统。

背景技术：

目前国外很多汽车企业已经实现产销定制化，然而定制化产销在国内还处于萌芽阶段。随着家用汽车日益普及和汽车文化的形成，消费者对汽车产品的个性化需求呈迅猛增长趋势。汽车产品个性定制的发展过程中，个性化部件主要安装在汽车车身上，需要在汽车覆盖件上增加不同的安装孔。目前传统车身覆盖件的制孔是通过冲孔模具在冲孔工序完成的。如果将个性化定制车身覆盖件与批量生产车身的覆盖件分别制造模具，那么动辄几十万到上千万的模具费用、漫长的模具制造周期以及冲孔定位调整周期将是阻碍汽车个性化定制生产发展的巨大障碍。

工业机器人在生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，并且机器人与智能制造是当下的先进生产力，将成为全球经济持续发展的发动机。机器人制孔技术的应用主要集中在飞机制造领域，制孔方式主要是钻铆、铣、锪等，此外还有激光切割技术和等离子切割技术。汽车车身覆盖件上的孔一般是要安装一些饰件，若采用模具冲孔技术可以保证孔的一侧圆润，这样便于饰件安装。而采用钻铣方式容易产生毛刺和棱边，激光切割和等离子体切割价格昂贵也会产生棱边，因此这些方式与传统的冲孔方式相比在制孔质量上并没有优势。但是，目前冲孔的方式主要是停留在专机专用阶段，特点是效率高，适合大批量生产；缺点是适应性差，实现品种多样化生产的成本巨大。

在此背景，我们提出把冲孔装置作为末端执行器与工业机器人相结合，开发出面向个性化定制的汽车覆盖件柔性冲孔机器人系统，这种思路尚未见文献报道。

技术实现要素：

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可实现多样化工装夹具安装、多类型孔加工、缩短研发周期、降低研发成本的用于汽车覆盖件的机器人冲孔系统。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于汽车覆盖件的机器人冲孔系统包括PLC控制柜、机器人控制柜、触摸屏操作盘、按钮操作盒和安全防护装置；所述安全防护装置包括安装在工作区域外围的安全围栏、安全光栅和安全门；所述安全围栏包括铝合金框架和金属网，安全围栏内设置有工作台，工作台包括高精度转台和安装于高精度转台上的多工位工件夹具；与工作台相邻设置有机器人，机器人的机械臂上安装有冲孔钳；所述机器人控制柜与机器人信号相连，实现机器人的手动及自动运行控制；所述PLC控制柜分别与工作台、安全围栏、安全门、机器人控制柜、触摸屏操作盘、按钮操作盒以及安全光栅信号相连，对整套设备进行控制。

本实用新型的优点和积极效果是：将冲孔钳作为末端执行器与工业机器人相结合，开发出面向个性化定制的汽车覆盖件柔性冲孔机器人系统，多工位工件夹具采用快换安装方式，实现多样化工件夹具安装；冲孔钳采用模块化快换结构，实现多类型孔加工，同时采用三行程冲压方法，“软到位”技术保证工作无冲击振动、无噪声，极大的提高了工件冲压加工质量及模具寿命；面向个性化定制的车覆盖件的柔性机器人冲孔系统可以大幅度降低新车研发成本、缩短研发周期，非常有利于汽车制造企业实现大规模定制为其在激烈的市场竞争中赢得竞争力。

优选地：所述冲孔钳采用三行程冲压缸。

优选地：所述安全门上配置有固定锁和携带锁。

优选地：所述安全光栅包括横向和纵向两道光栅。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的工作流程图。

图中：1、机器人；2、冲孔钳；3、工作台；4、安全围栏；5、安全门；6、PLC控制柜；7、机器人控制柜；8、触摸屏操作盘；9、按钮操作盒；10、安全光栅；11、操作工人。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
、特点及功效，兹例举以下实施例详细说明如下：

请参见图1，本实用新型包括包括PLC控制柜6、机器人控制柜7、触摸屏操作盘8、按钮操作盒9和安全防护装置。

所述安全防护装置包括安装在工作区域外围的安全围栏4、安全光栅10和安全门5，分别与PLC控制柜6信号相连。安全围栏4由铝合金框架以及金属网组成，安全美观，方便观察设备运行状态；安全光栅10设置有横、纵两道，安装在工作区域外围，增加工人操作安全系数；所述安全门5配置有固定锁和携带锁，工人需要取下携带锁才能打开安全门，工人进入机器人区域时要将携带锁带在身上，即使外部关闭安全门，设备也不会启动对人造成伤害。

所述安全围栏4内设置有工作台3，工作台3包括高精度转台和安装于高精度转台上的多工位工件夹具；与工作台3相邻设置有机器人1，机器人1的机械臂上安装有冲孔钳2。

其中，所述机器人1采用ABB大型六轴工业机器人IRB6700，通过编程实现多方位柔性冲孔动作，位于安全围栏4内。

所述冲孔钳2以TOX气液增力缸作为动力源，采用三行程冲压方法，首先是气动的快进行程，驱动模具快速小力接触工件，然后是气液增力的力行程，在总行程范围内的任一位置，模具一旦接触工件，即转换为力行程，进行冲压加工，此时冲压力自动适应外载的变化而施压，最后是气动的返回行程，模具返回起始位置。“软到位”技术保证工作无冲击振动、无噪声，极大的提高了工件冲压加工质量及模具寿命。

所述多工位工件夹具采用快换安装方式，实现多样化工件夹具安装。转台采用异步电机+减速机作为驱动动力+编码器，通过变频器调速实现转台平稳运转，结合编码器反馈信号PLC控制系统计算转台位置，实现转台加速、均速、减速动行及停止的精确控制，最后由机械定位装置实现转台高重复定位精度(±0.02)。转台的位置控制使用编码器代替通常使用机械式或光电式开关，从而实现往复转动转台的多角度位置停止，具有可靠性高、重复精度高、性价比高的特点。

所述机器人控制柜7由PLC主机+扩展模块+变频器设备构成与机器人1信号相连，实现机器人1的手动及自动运行控制；所述PLC控制柜6由PLC主机+扩展模块+变频器设备构成，分别与工作台3、安全围栏4、安全门5、机器人控制柜7、触摸屏操作盘8、按钮操作盒9以及安全光栅10信号相连，对整套设备进行控制。

所述触摸屏操作盘8与PLC控制柜6信号相连，大尺寸彩色触摸屏更方便操作及信息显示，在触屏上可以实现产品手动、自动的运行，方便设备调式；实现产品种类设置、显示；实现故障报警信息显示，方便故障排除。

所述按钮操作盒，设有暂停与启动按钮，与PLC控制柜信号相连，控制系统的暂停与启动，实现操作方便、提高效率、降低操作人员要求。

本实用新型的工作原理为：操作工11将侧围、翼子板等4个工件都安装到工作台3上的多工位夹具上；操作按钮盒9将启动信号传递给PLC控制柜6；PLC控制柜6根据操作按钮盒9反馈的启动信号控制工作台3上的高精度转台回到零位P1处；PLC控制柜6 根据工作台3反馈的位置信息与机器人控制柜7通讯；机器人控制柜7根据PLC控制柜6传递的工件位置信息以及PLC控制柜6规划的合理冲孔路径来进一步控制机器人1运动到第一个冲孔预定位置；冲孔钳2随后采用三行程冲压方法进行冲孔，其中首先是驱动模具快速小力接触工件，然后是在总行程范围内的任一位置，模具一旦接触工件，即转换为力行程，进行冲压加工，此时冲压力自动适应外载的变化而施压，最后是驱动模具快速返回起始位置，将冲孔完成的信号传递给机器人1；机器人1根据冲孔钳2反馈的冲孔动作完成信号，再次规划冲孔路径，移动到本工件第二个冲孔位置，重复冲孔动作，直至完成本工件所有冲孔工作，机器人1将完成本工件所有冲孔任务的信号返回给PLC控制柜6并自身返回起始位置；安全门5与安全光栅10在系统启动后时刻检测操作工人11的安全状态，将安全信号反馈给PLC控制柜，PLC控制柜根据接收到的安全门5与安全光栅10反馈的信号来控制机器的运行与停止。

请参见图2，采用上述机器人冲孔系统对汽车覆盖件进行冲孔的方法，包括以下步骤：

步骤1，机器人系统供电开机，检测机器人1、工作台3、安全门5和安全光栅10是否状态正常，若均正常则进入步骤2；

步骤2，通过触摸屏操作盘8设置系统运行模式和加工工件的种类；

步骤3，根据被加工工件种类，通过快换机构选择合适的冲孔钳2；

步骤4，分别将一对侧围和一对翼子板共4个工件通过多工位夹具固定在工作台3上，将高精度转台转动到零位；

步骤5，PLC控制柜6根据被加工工件种类以及冲孔位置，规划合适的机器人冲孔路径，机器人1根据规划的冲孔路径将冲孔钳移动到预定冲孔位置；

步骤6，冲孔钳2采用三行程冲压方法，首先驱动模具快速小力接触工件，然后在总行程范围内的任一位置，模具一旦接触工件，即转换为力行程，进行冲压加工，此时冲压力自动适应外载的变化而施压，最后模具返回起始位置；

步骤7，冲孔钳2完成工件第一个孔位冲孔任务后，重复步骤5和6，完成第一个工件所有冲孔任务后，机器人返回起始位置；

步骤8，工作台3将下一个被加工工件旋转到机器人冲孔作业位，重复步骤3-7，依次完成4个工件的冲孔作业。

本技术领域的普通技术人员应认识到，以上实施例仅用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化，变形都将落在本实用新型的权利要求书范围内。