富士电梯是国际升降交通工具的顶尖品牌，以一流的品质、超高的性价比、优良的口碑，赢得了广大用户的青睐。其产品技术先进、性能稳定、品种齐全，特别是在电力行业、发电设备、信息与自动化、微电子及集成电路、工业设备控制、电机及拖动控制等领域，在全球闻名遐迩。
客户需求
电梯行业经常会用到类似槽钢的长工件，作为支架或者结构加固。之前，客户使用传统锯床对长工件进行切断，需要打孔的地方用钻头钻。由于切割面非常粗糙，还需要再多一道打磨工序，不仅费时费力，而且精度、外观等都不能得到很好的控制。随着行业不断发展，传统工艺已经渐渐不能满足客户需求。因此，客户希望有一套设备，能够一次性地把工件切断和割孔都加工完成，不需要后道处理工序，同时提高生产效率。
业务难点
由于客户的工件有很多种类，大小长短都不一致，而且还有一些异形工件，因此不能使用传统的激光切管机来加工。而常规的机器人三维切割加工范围比较小，如果加上移动轨道让工件移动，设备占地面积非常大，客户难以接受。
解决方案
考虑到客户要求设备的通用性以及切割的效果，亚威采用的是机器人坐装行走的模式，加上IPG激光器和Yawei-CKY三维切割头，如图1所示。此方案重点需要注意机器人轨道的速度和精度，机器人工作范围是否能满足客户工件，以及两边工装对工件一致性的保证。
图1 坐装行走机器人及三维切割头
工件放在轨道的两侧，做成双工位加工，可以实现长工件的切断切孔等工艺，如图2所示，并且双工位设计节省了上下料的时间，加工效率显著提高。
图2 工件放在轨道两侧的双工位工作方式
此次方案中行走第七轴我们选用亚威徕斯生产的YRLV10-12000mm高精度行走轴（图3），满足客户负载重量210kg，工件加工长度12m的要求，同时保证了批量生产的精度。两边工装底座预留空间加装气动压紧，防止工件变形导致切割效果变差。
图3 亚威徕斯YRLV10-12000mm高精度行走轴
此项目我们选用日本发那科M-20iB机器人，臂展1853mm，可以切割宽度为1000mm的长工件。
正装机器人的最佳加工区域范围如下。
1)加工工件上表面时的最佳加工范围如图4所示。
图4 加工工件上表面时的最佳加工范围
2)加工工件侧表面时的最佳加工范围如图5所示。
图5 加工工件侧表面时的最佳加工范围
3)说明: 当加工工件的上表面时，工件摆放范围（俯视）如图6（a）所示，阴影部分为可切割区域。
当加工工件的侧表面时，工件摆放范围（俯视）如图6（b）所示， 阴影部分为可切割区域。
当最远的距离加工工件的上表面，最近的距离加工工件的侧表面时，工件摆放范围（俯视）如图6（c）所示，阴影部分为可切割区域。
当最远的距离加工工件的侧表面，最近的距离加工工件的上表面时，工件摆放范围（俯视）如图6（d）所示，阴影部分为可切割区域。
图6 加工不同表面时可切割范围
整个装置的设备选型及参数等见表1。
表1 装置的设备选型及参数
结束语
此项目已在富士电梯成功实施，运行一直很稳定。此次研发的切割装置可以有效解决诸如电梯行业、轨道交通行业中长工件切割问题，并进一步优化提升切割效率、精度和稳定性。
摘自《钣金与制作》 2021年第2期
