KUKA“大力神”点焊机器人打造高端动力

一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂是中国第一汽车集团公司下属全资企业。工厂创建于 1943年，经过68年的发展，现已具备60万台柴油机和15,000辆改装车的年产能力。2012年2月23日，位于无锡惠山的一汽解放锡柴重型柴油机生产基地（下称：锡柴惠山）竣工投产！该基地的竣工，标志着一汽集团解放品牌逐鹿高端重卡有了高端动力，也标志着中国内燃机行业在国际上有了竞争王牌。

为了实现一汽集团在中、重型商用车领域做大、做强，成为行业标杆的目标，这个被称为锡柴第四次创业开山之作的一号工程在构想之初提出了绿色工厂设计理念，生产线围绕“制造水平领先、工艺装备领先及质量控制领先”的原则规划，高起点、高标准，机加工线、装配线集敏捷化、高效化、自动化、信息化于一身，柔性设备所占比重为67%，数控化率达到90%以上，制造水平处于世界领先地位。实现了6DM柴油机年产12.5万台能力。

锡柴惠山基地CA6DM总装线主要承担锡柴与一汽技术中心联合开发的奥威11L 6DM重型柴油机的批量总装生产，要求生产节拍110秒，年产12.5万台。为此，锡柴对该线提出了“高可靠性、高柔性、高效率及高性价比”装备设计的要求。

但是在6DM柴油机的内装线上，尤其是在主轴承瓦、油底壳安装及曲轴上线等工位，必须要翻转重达550公斤至700公斤缸体工件。按以往的设计思路至少要配置两台翻转机、一台升降机。由于受厂房高度的局限，升降机到不了合适的位置，为此还要再增加一个人工操作的平衡吊具放到升降机上。这样一来不仅占地面积大，而且增加了工人的劳动强度，影响工作效率。既要保证产能又要保证质量，“这非机器人不可。用一台缸体翻转机器人就可以取代翻转机和升降机等至少4台设备。”天永公司负责该项目的总设计师游学军先生介绍说。

天永机械电子（上海）有限公司是6DM柴油机总装线的总承包商，他们在反复分析和比较了各种方案，吸收了全球最先进的工艺设计经验，提出了采用集成能力强的高品质装备、全线PLC集成控制，尤其在几个关键工位采用机器人系统的解决方案。这个方案得到了锡柴方面的认可。

550至700公斤工件加上约200公斤的抓手，要承载近约1,000公斤的重量，全球目前只有德国库卡机器人能够担当此任。库卡机器人 KR 1000 titan是目前市场上最强大的六轴机器人，以其3,202毫米的作用范围及1,000公斤的负荷能力在全球工业机器人中独占鳌头；工作空间高达78m3，能够满足场地的要求。同时，KR 1000 titan采用西门子的伺服系统，重复精确度可达±0.1毫米。其内部集成了9个伺服电机，整个机器人的动力性能相当于一台中级车。一个机器人抵4个工人的工作效率绰绰有余。

鉴于德国库卡点焊机器人可靠性和稳定性都很好，高柔性且又有大负载机型，最终在6DM柴油机的内装线上配置了5台德国库卡（KUKA）点焊机器人：后端面涂胶机器人KR 16，钢板涂胶机器人KR 16，飞轮壳上线机器人KR 210，缸体翻转及曲轴上线机器人KR 500，缸体翻转机器人KR 1000 titan。

如今在6DM的内装线上，人们可以看到如此震撼场景：飞轮壳上线机器人KR 210 六轴机器人拥有210公斤的负载能力和50公斤的附加负载，最大作用范围达2,700毫米，能完全模拟人工装配的环境和姿势，采用人手晃动模式将飞轮壳迅速准确、定位到机体上，避免了工件表面产生划痕。

具有高轨迹精度的两台涂胶机器人则像两位行为艺术家在进行缸体钢板后端面和缸体后端面的涂胶线描绘，留下的胶线均匀完整。

最具特色的是在缸体翻转机器人工作岛站，重达500公斤的缸体在线外完成缸孔自动喷油后被送入岛站内，通过传感器感应，站内的库卡KR 1000 titan机器人先将缸体抓取、搬运到梭台上，通过“X”传输结构的中央转台，先后被送出线外安装活塞连杆组件，取下主轴承盖安装主轴承瓦，再安装油底壳等。在这个过程中，翻转机器人共要完成缸体的一个90°翻转；之后，内装好的缸体通过梭机再次被送回岛站，感应后的KR 1000 titan机器人举起达700公斤的缸体，一个180°翻转，将其精准地递送到上端梭台，再通过桁架机械手被送入外装线。

点焊机器人的所有动作如行云流水般顺畅且精确。“在这条线上，德国库卡机器人的高柔性和高可靠性的优势得到了充分的体现。”游学军先生评价说，“发动机曲轴、飞轮壳等关键零部件装配精度要求很高、装配劳动强度大。库卡点焊机器人的精准运动杜绝了这些主要零部件装配时易出现的磕碰伤，既确保配合间隙，又避免产生二次伤害，在提高装配质量的前提下,保证了整线的装配水平。现在锡柴惠山的6DM内装线已经做到了零故障率。”

库卡点焊机器人岛站结合“双叉型”的工艺布局，缩短了整线的距离，减少了托盘数量，大大提升了整线的装配水平，同时降低了投资成本，是目前国内重型机领域自动化程度最高的一条装配线。

“在这条内装线上使用的5台库卡机器人都是经过欧洲CE认证和ISO9001认证，具有高品质基础。由于使用库卡的通用标准接口，库卡机器人控制器 KR C2 集入更高一级的控制系统，机器人的每个轴、每个关节都是模块化的，在作业工序中不产生附加价值的人的动作或机械设备的动作，并且可将所有需要装配的部件在装配位置准确定位，这对于生产稳定性的提升是非常有帮助的，而且也大大提升了整条线的自动化程度，有助于批次批量生产。” 库卡机器人（上海）首席运营官邹涛介绍说。

据介绍，CA6DM重型柴油机这条生产线本来是一期目标10万台产能，经过节拍调整之后一次就达到了12.5万台，成为目前全球重型柴油机制造企业中产能最大，节拍最快的生产线。

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