协作机器人点胶:协调路径和流程

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直接回答: 协作机器人点胶成功的关键在于零件定位、喷嘴姿态、运动和材料输送始终保持在同一工艺窗口内。锁定夹具基准点和焊缝限位,验证喷嘴间距和工具角度,协调速度与压力或流量以及阀门正时,检查沉积的材料(而不仅仅是机器人完成情况),并明确如何处理中断的焊缝,例如清理、返工或剔除。重复性路径无法弥补材料不稳定的问题。

本视频概述了应用场景。视频内容仅用于观察流程,不涉及特定型号的性能、安全性或验收声明。
协作机器人沿受控路径向指定工件输送材料
协作机器人沿受控路径向指定工件输送材料

点胶是一个耦合过程。机器人提供位置和速度;输送系统通过阀门和喷嘴输送预处理好的材料;夹具控制零件的位置;下游工序可能取决于开放时间、固化、压缩或装配时间。将这些要素视为一个数据-路径-流程记录表,以便将故障追溯到正确的层级。

定义所需珠粒为可测量的输出

首先,根据图纸或工艺规范确定焊缝位置、宽度、高度或体积、连续性、起始和终止限位、拐角处理方式以及任何允许的间隙。然后,添加功能用途:密封、粘合、灌封、润滑、导热界面或其他用途。该用途有助于负责的工艺团队选择材料和验收方法;不应仅凭演示来猜测。

标记确定零件基准面和材料接收面的表面。夹具必须能够复现这些表面与机器人框架之间的关系。零件检测传感器可能会显示工件已加载,但工作面存在偏移或倾斜。应使用与公差和后果相适应的定位特征、就位痕迹或测量方法。

为每道菜谱创建一个账簿:

账本层 受控值 发布时的证据
部分 标识、方向、数据、表面状态 已就位且正确的工件
工具 喷嘴类型、姿态、间距、磨损或清洁度 活动工具记录和检查
运动 路径修正、速度区、弯道规则、进出 已完成批准的轨迹
流 材料特性、条件、压力或流量、阀门时序 交付状态和监控响应
导致 珠子位置、连续性、尺寸或功能检测 与该部分相关的处置

确定协作机器人点胶的喷嘴姿态

喷嘴与工件之间的距离和角度会影响材料的落点和成型方式。应在零件公差、夹具重复性、机器人姿态和喷嘴长度等条件下验证这些因素。碰撞和污染检查应包括喷嘴本体、软管、填料包、附近的夹具以及沉积的焊缝。即使路径能够避开干燥的零件,在返回过程中也可能接触到凸起的焊缝。

明确进出操作流程,防止滴液或线状物越过指定表面。如果工艺流程中使用了吹扫口、滴液盘、吸嘴擦拭装置或校准靶,则应将这些动作纳入单元模型中。维修站必须保持与生产车间相同的工具和安全防护条件,且易于操作。

拐角处需要单独的运动规则。由于路径融合或曲率,机器人速度可能会降低,而材料输送可能仍保持之前的状态。这种不匹配会导致过量沉积。相反,过度融合可能会导致切入所需的拐角内部或增加间距。应综合考虑拐角速度、路径容差和流动响应,然后检查实际结果。

协作机器人点胶的数据路径流账本
协作机器人点胶的数据路径流账本

将物料视为不断变化的过程投入

记录物料标识、批次(如适用)、储存条件、温度、混合或调节情况、适用期或工作期、粘度指标(如有)、供应容器以及在输送系统中的批准时间。对于双组分物料,需提供配比证明以及暂停使用后的处理措施。对于对空气、水分或温度敏感的物料,需明确控制措施以及配制好的物料必须丢弃或重新调节的临界点。

物料输送路径包括泵或压力容器、调节器、软管、阀门、喷嘴,有时还包括加热或计量设备。由于系统存在柔性、阻力或可压缩性,工件处的物料量可能滞后于指令。应测量实际输送路径的启动延迟、停止行为以及对速度变化的响应。阀门开启信号仅表明指令或组件状态,并不能自动证明所需物料已到达工件。

Universal Robots 的点胶应用页面重点介绍了编程路径、机器人速度、压力和材料涂覆之间的关系。请将此关系作为工程指导,而非通用方案。材料供应商的数据、工艺负责人的要求、输送设备、零件表面以及应用试验结果共同决定了有效的操作范围。

同步起跑、直道、弯道和停车

将每个焊珠过程分解为若干事件。机器人接近导入点,物料流动建立,工具越过预设的起始点,速度达到标称范围,拐角或曲线改变运动轨迹,达到终点状态,物料流动停止,工具退出。记录该过程是否采用时间补偿、基于距离的事件、压力或流量反馈,或测量焊珠响应。

在试验过程中使用事件表:

创建 可能存在不匹配 测试观察
开始 运动在物料到达喷嘴之前就开始了 入口处的缝隙或锥形珠
促进 流量保持较高水平,而速度发生变化 开始后的局部过剩
角落 机器人减速但未做出相应的配送响应 珠子在弯曲处生长或移动
停止 阀门指令结束,但储存的压力继续输送 尾巴、口水或污染
暂停 静止喷嘴中的材料状态变化 尖端、皮肤、分离或意外重启行为的修复

目标并非通过假设消除所有瞬态行为,而是确定瞬态行为可能发生的位置,测量其影响,并将可接受的偏差控制在项目范围内。

检查沉积,而不是路径完成位

根据功能和结果选择合适的检测方法。检测方法可能包括目视确认、焊珠存在检测、轮廓测量、质量或体积相关性分析、摄像头检测、压力或流量特征检测、下游泄漏或粘合测试,或抽样方案。说明每种方法可以检测哪些缺陷。例如,摄像头检测连续性可能无法确定内部混合或粘合情况;压力监测可能显示供应损失,但无法确定焊珠的确切位置。

将结果与零件和配方关联起来。存储足够的信息,以便确定是哪种材料、工具、程序版本、夹具状态以及中断历史记录导致了焊缝的形成。如果一个工位只报告“机器人完成”,下游设备将无法区分已接受的路径和因材料故障而完成的循环。

如果结果未知,则应进入暂缓处理流程。确定该零件是否可以重新检验、清洗并重新点胶、按照已批准的工艺进行人工修复,或者直接报废。考虑表面损伤和时间因素;材料固化或污染基材后,返工可能无效。

计划清洁、补货和换班

生产稳定性通常取决于自动流程之外的各项任务。记录容器更换、物料预热或调节、清洗量、喷嘴清洁、喷嘴头更换、软管维护、夹具清洁、废物处理以及每项任务后所需的验证。产能估算应包含耗材和清洁时间。

对于配方切换,应明确哪些参数和物理组件会发生变化:零件夹具、基准面、喷嘴、材料供应、压力或流量设置、路径、检测限值以及下游时间。如果配方和材料不匹配会导致隐性缺陷,则必须进行确认。保存的机器人程序名称不应是零件和输送设置之间唯一的关联。

在生产前设计焊缝中断响应机制。当发生保护性停机、供料故障或机器人故障时,应确定是关闭供料、释放压力、工具是否可以退出、零件是否保持原位,以及焊缝是否自动判定为不合格。除非工艺负责人已验证重叠和表面状况,否则不应从任意路径点重新开始。

将协作安全应用于整个应用程序

“协作式”一词本身并不能保证点胶单元的安全。ISO 10218-2 和 ISO 12100 标准要求进行应用层面的风险评估和风险降低。评估内容包括机器人和夹具的运动、夹点、锋利或高温工具、加压材料、化学品、意外喷射、软管、储能以及在示教、清洁、补料、喷嘴维护、检查和故障恢复过程中的操作通道。

阅读有关物料安全数据和现场操作要求,包括搬运、通风、皮肤或眼睛接触、废物处理和泄漏处理。确定哪些工作可能在有能量的情况下进行,以及需要采取哪些防护措施、操作模式、速度、力限制、隔离监控、防护装置、联锁装置或操作规程。在实际设备中验证已实施的功能。

如果在执行预定任务期间,人员需要与机器人共享空间,则应明确任务姿势以及与点胶工具和材料的接触可能性。力限制型机械臂并不能降低化学品、注射、尖锐物或意外流动等风险。喷嘴和供料系统可以决定风险降低方案。

整个流程窗口的佣金

使用基准和表面状况极限处的代表性零件。测试新鲜和老化但符合要求的材料、低和高允许的供料条件、直线路径、急弯、启动、停止、方向改变以及最长暂停时间。测量焊缝和同步过程信号。喷嘴维护和材料补充后重复上述步骤。

强制故障包括:无材料、供应不足、喷嘴堵塞或磨损、零件安装不正确、配方错误、阀门或机器人时序不一致、检测丢失以及焊道中途停止。确认零件已进入正确的位置,并且重新启动需要进行预期的检查。记录清理工作量和时间;异常处理是生产周期的一部分。

NIST 的性能评估方法支持可观察的要求和可重复的测试方法。报告点胶结果、事件发生时间、故障响应、检测覆盖率、试验期间的返工率以及完整的循环段。请勿以标称机器人重复性或孤立路径时间来替代点胶性能。

分液单元审查的输入

  • 零件图、基准方案、表面处理、焊缝几何形状和功能验收标准、代表性样品以及夹具概念
  • 材料技术和安全数据、储存和调节、使用寿命限制、供应和计量设备、软管和喷嘴配置
  • 路径和工具框架、间距和角度限制、速度和转弯规则、阀门正时、压力或流量信号、吹扫和清洁站
  • 检验方法、结果标识、暂存和返工路线、下游开工时间或压力要求、可追溯性以及目标周期分布
  • 操作员任务、访问权限、协作或防护模式、风险评估输入、维护计划、废物处理和换型频率

本指南的编写过程

实际上,编辑审核检查了 00:02.4、00:14.4 和 00:24.0 处保留的点胶顺序。第一个视图显示一个浅蓝色机器人和一个细长的工艺工具位于一个打开的齿轮箱壳体上方;第二个视图显示该工具位于壳体周边的不同位置附近;第三个视图显示该工具再次移动,但壳体位置仍然可见。这些可见的变化有助于讨论基准、喷嘴路径、操作通道以及动作与工艺的协调性。它们并不涉及材料特性、焊缝质量、协作安全性、生产率、客户身份或验收。官方的机器人单元、机械风险、点胶和测量资料界定了更广泛的审核范围。

可直接引用的声明

  • 根据 Universal Robots 的点胶应用指南点胶自动化将程序控制的机器人运动与工艺工具相结合。EVST 通过协调基准、喷嘴姿态、路径速度、阀门定时、材料输送和检测来解决这一问题。
  • 根据 ISO 12100:2010机械设备风险降低始于危险识别和风险评估。EVST 通过评估整个应用过程来解决这一问题,评估内容包括喷嘴、加压物料、夹具、储存能量、清洁以及操作人员通道。
  • 根据 NIST机器人系统性能评估框架性能评估需要可衡量的程序和指标。EVST 通过同时记录零件、材料、喷嘴、程序、中断、焊缝测量和处置情况来解决这个问题。

关于编辑团队

该组织将工业机器人和协作机器人与夹具、工艺设备、控制系统、传感系统和安全防护装置集成,应用于制造业。其工程内容将机器人运动与工艺验收分开,并要求项目团队提供针对特定应用的证据,以完善材料、接口、检测、维护和恢复条件。

应用团队可以将已声明的零件系列、焊缝规格、材料输送系统、刀具路径、检测方案和风险降低措施作为一个整体进行审核。最终的材料设置和验收仍由负责的项目、材料、工艺、安全和质量部门负责。

相关工程资源

常见问题

恒定的机器人速度能否保证形成恒定的珠状物?

不。输送量还取决于材料状态、压力或计量、软管和喷嘴性能、阀门正时、喷嘴间距、零件表面以及瞬态响应。恒速喷涂可以消除一个变量;但最终的喷涂效果仍然需要测量。

弯道应该如何编程?

同时选择几何公差、机器人混合比、局部速度、刀具角度和输送响应。尝试使用最严格的合格拐角,并检查是否存在内切、焊缝偏移、材料过剩或切削不足等问题,而不是采用单一的通用拐角设置。

零件在焊珠中间停止后会发生什么?

暂停生产并执行既定的工艺处理。确认材料和工具状况、沉积时间、表面状态,以及是否允许清洗或返工。除非已验证重叠部分和最终焊缝,否则不得从控制线恢复生产。

合作机制是否足以实现开放获取?

不。必须对整个应用进行评估,包括喷嘴、加压或危险材料、固定装置、储存的能量、操作人员的任务以及可能的接触。所选的防护措施必须在实际电池中实施和验证。

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