Для ЛЛ
Видео сварки внешней боковины авто и описание процесса
Вступление
Глядя на то, как исчезающе мало стало в последнее время интересного для меня контента, я решил таки последовать вот этому совету и разбавить общее болото своим контентом. Если кому-то этот пост покажется таким же говном, то считайте это моей местью всем остальным за общее снижение качества постов.
Долго думал, о чем бы я мог написать, чтобы это могло быть кому-то интересным. В итоге решил выложить какое-нибудь видео из прошлых проектов, благо как раз одно такое удалось откопать, разбирая залежи старых флешек. Для людей, далеких от темы, а также просто для любопытствующих под видео я постараюсь дать небольшое описание и комментарии относительно происходящего в нем.
Общая информация
На видео показана роботизированная ячейка сварки внешней боковины авто. Это часть большей линии по сварке внешней боковины, но видео других ячеек от нее у меня не сохранилось, да и там не было чего-то особо интересного.
Вообще, у большинства автопроизводителей (за исключением, наверное, БМВ) боковина состоит из двух частей: внутренней и внешней (у БМВ часто встречается разделение боковины на внутреннюю, среднюю и внешнюю). В отличие от внутренней боковины, которая сваривается из большого числа различных профилей и усилителей, внешняя представляет из себя большую цельную штамповку, к которой привариваются ряд небольших кронштейнов, усилителей и элементов, которые невозможно было бы получить при штамповке цельной детали. На картинках ниже показан пример такой сборки (не из этого проекта): серая - основная штамповка, а разноцветные детали - привариваемые элементы. Поэтому процесс сварки внешней боковины с позиции зрелищности в общем-то скучный, а с позиции проектирования оснастки - довольно неприятный, т.к. привариваются детали малых размеров, которые надо как-то забазировать, зафиксировать и при этом еще оставить достаточно свободного места для работы сварочных клещей. Также не облегчают работу детали сложной формы в области заднего фонаря, под сварку которых обычно требуются большие специальные сварочные клещи.
Рисунок 1 - Внешняя боковина БМВ, вид снаружи, разными цветами показаны разные детали
Рисунок 2 - Внешняя боковина БМВ, вид изнутри, разными цветами показаны разные детали
Ограничения проекта
Любая спроектированная производственная линия - это по сути результат поисков компромисса между всеми налагаемыми на нее ограничениями: по эргономике, по безопасности, по исполнению тех. процесса, по обслуживанию и т.д. Какие-то ограничения будут оказывать большее влияние, какие-то - меньше, причем в разных проектах сочетание таких ограничений будет различным.
Для проекта, часть которого показана на видео, наиболее значимыми ограничениями были следующие требования:
- Довольно короткий такт работы линии (всего 49 секунд).
- Требование обеспечить возможность автоматической смены оснастки для четырех типов кузова, без потерь времени на переналадку.
- Факт, что новые линии вписываются в существующее производство, потому расширение границ ячеек не возможно.
По мимо явных ограничений (по времени такта или по площади), которые накладывают приведенные выше требования, они формируются также неявные. Так, например, требование об отсутствии потерь времени на переналадку, по сути означает, что все действия по смене оснащения при смене типа кузова должны быть заложены в такт работы ячейки, что существенно ограничивает и так не большое полезное время. Требование по автоматической смене оснастки также означает, что вся меняемая оснастка должна находиться в пределах ячейки (розовым цветом отмечены зарезервированные места под будущее оборудование), а это уже накладывает дополнительные ограничения на доступное место.
Из этих требований, например, в ячейке появился дополнительный помост выше основного забора:
1. Для быстрой смены оснастки были выбраны поворотные четырехпозиционные барабаны (по одной позиции на каждый тип кузова), но из-за размера оснастки эти барабаны оказались довольно большими и высокими - барабан должен иметь возможность провернуться не задевая пол с открытой оснасткой на всех четырех гранях барабана
2. Для минимизации времени такта пришлось отказаться от лишних поворотов барабанов, что ограничило гибкость в размещении сварочных роботов вокруг станции. Закладка деталей, сварка и выемка сборки должны были осуществляться с одной позицией стола (без поворотов туда-сюда).
3. Так как новые роботизированные ячейки встраивались в уже существующее производство, то возможность сдвинуть границы в плоскости пола отсутствовала (вокруг были проезжие дороги). Единственное, куда можно было расширяться - вверх.
Исходя из таких ограничений, было принято решение осуществлять сварку боковины в горизонтальном положении, а для этого всех роботов, работающих с этой станцией пришлось поднять до ее уровня (примерно 2,5м от уровня пола). В результате все оборудование стало практически не возможно обслуживать. А для решения проблемы обслуживания пришлось городить уже дополнительный помост на уровне станции.
Описание процесса
1. В начале ячейки расположена станция ручной закладки, которая довольно интересна своей концепцией: все детали в этой станции собираются в правильную позицию (гео-позицию), но при этом не свариваются между собой, после чего следующий за станцией робот забирает все детали за один заход, а затем также за один заход закладывает их в сварочную оснастку.
Для чего такие сложности? Проблема в коротком такте. Из-за того, что закладка деталей в станцию занимает довольно много времени от такта, то в станции вообще не остается времени на сварку. Один из вариантов решения такой проблемы - расположение двух одинаковых оснасток на противоположных гранях поворотного барабана: пока происходит закладка деталей в одну оснастку, в другой выполняется сварка. Однако, в таком случае не получится разместить на одном поворотном барабане оснастки для четырех разных типов, а это было одно из требований проекта. Поэтому было принято решение в первом барабане проводить только закладку деталей, но таким образом, чтобы все детали можно было взять захватом за один раз, и так же за один раз заложить их в следующий барабан, где уже будет выполняться сварка боковины.
2. Сварка в станции хорошо показана на видео, вряд ли я могу здесь что-то добавить.
3. Сварить все точки в одной станции, как правило, не возможно (ограничения по времени такта, часть точек являются также местами фиксации деталей и т.д.), а потому после нее выполняется доварка оставшихся точек перекладочным роботом в стационарных клещах.
4. Так как помимо точечной в сборке также присутствует и MIG-сварка, то после доварки роботом в стационарных клещах идет станция MIG-сварки - робот установленной на нем горелкой выполняет несколько коротких швов.
Робот, выполняющий перекладку из станции точечной сварки в станцию MIG-сварки, установлен на линейную ось, хотя на видео он не двигается по ней. Это было сделано для большей гибкости при интеграции - так как про будущие типы ничего не известно, то возможно не все их удастся интегрировать в одну MIG-станцию. Поэтому была предусмотрена еще одна стация MIG-сварки для таких деталей (розовая конструкция на видео). Но если бы робот был установлен на фиксированной подставке, то он не дотянулся бы до второй станции. Поэтому оба перекладочных робота выполняющие работу с MIG-станциями размещены на одной линейной оси.
5. После выполнения всех сварочных операций робот на линейной оси перемещает деталь в конвейер, предварительно подставив ее другому роботу для нанесения виброизолирующей наклейки.
На другом конце конвейера (на видео уже не показано) располагается еще один робот, который снимает с конвейера деталь нужного типа, наносит маркировку даты и смены и передает деталь на конвейер на главную линию сборки кузова
Для скептиков
Возможно, что среди прочитавших этот пост найдутся люди, которые скажут "Че за херня, выглядит стремно, да я в блендере за пару часов лучше нарисую".
Для таких я особо хочу отметить, что ценность этого видео не в его визуальной красоте, это не презентационный материал и не показуха.
На видео показана модель будущей (сейчас уже действующей или может быть даже уже демонтированной) производственной линии, в которую (в модель) включены актуальные модели покупного оборудования (роботы, клещи и т.д.), актуальные модели спроектированного оборудования, все движения роботов в которой смоделированы с подключением машинных данных, виртуальных контроллеров роботов и модулей реалистичной симуляции. Данное видео было сделано как документация для конечного заказчика для подтверждения:
- возможности реализации требуемого тех. процесса
- отсутствия коллизий или взаимных блокировок оборудования
- обеспечения требуемого такта выпуска изделий - 49 секунд
Заключение
Если вы все еще читаете этот пост и добрались даже до сюда, то возможно видео со сборкой боковины автомобиля Шкода Октавия вас чем-то заинтересовало. В таком случае наберусь наглости порекомендовать: в следующих двух постах вы также сможете найти пару видео из моих прошлых проектов по сварке/сборке кузова автомобиля (первое видео - в начале, второе видео - в конце)