案例一:北汽黄骅焊装车间修磨机自动化升级方案

2020-05-20 13:59:52

北汽黄骅焊装车间修磨机自动化升级方案

一:项目背景:

现北汽黄骅焊装车间修磨机只有纯修磨功能,焊钳电极帽是由人工暂停生产线后进入机器人区域使用手动卸帽工具对机器人焊钳进行换帽作业,由于人工更换电极帽所使用的工具是由人工使用人力进行拆卸,在人工拆卸的过程中由于每个工人对于焊钳熟悉程度不一样,可能会出现不正常的损坏电极杆或者电极嘴的情况出现。

由于人工更换电极帽需要进入机器人岛且停止机器人的运动,所以整个换帽过程需要的时间比较长,工序繁琐,单次更换一个机器人岛内所有电极帽的时间可能达到或超过5分钟。

人工更换电极帽需要的人力成本很大,焊装车间工位多,单次更换电极帽需要多人同时进入不同的岛内,从而使人力成本剧增。

所以,我们提出为贵司提供增加自动换帽和修磨一体机的改造方案。

二:改造方案1:

   2.1:利用现有纯修磨机(图1和图2),在旁边增加一台换帽机(图3)

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现有的纯修磨机不用做任何改变,机器人增加换帽程序,焊钳在需要修磨时就自动启用修磨程序,等修磨到一定次数后调用换帽程序,机器人焊钳进行换帽作业。

2.2增加换帽机所需的设备和条件:

   2.2.1:换帽机一台。

   2.2.2:现场机器人,Pronefit通讯协议(根据现场现有的协议)。

   2.2.3:线槽,φ8气管(耐压6bar以上),4X2M²电缆,网线

   2.2.4:设备安装所需时间:0.5天/台

  2.2.5:充足的安装空间,保证机器人可以完全舒展开,且不能影响其 他设备作业

2.3增加换帽机带来的好处:

   2.3.1:节省时间:根据经验,使用换帽机更换一次电极帽的时间在25-35S(只是更换电极帽,不含修磨)之间,而人工更换电极帽需要5分钟甚至更久,所以使用换帽机单次装换帽至少可以节约4/5的时间(4-5分钟)。按照北汽黄骅工厂160台机器人焊钳的数量(平均每个机器人岛有4台机器人焊枪),每天可以节约40X5=200分钟,也就是可以减少200分钟的停线人工装换帽时间,大幅度的增加产线的自动化率。

   2.3.2:增加电机杆和电极嘴的使用寿命:换帽机是经过专业厂家生产 的专业进行换帽作业的机器,换帽过程稳定,提高电极杆和电极嘴的使用寿命。电极臂是焊装车间更换频率比较高的易损件,采用标准化的装卸帽的设备,可以节约这部分的备件采购费用30%。

   2.3.3:提高人员安全性:由于拆帽装帽不用人频繁进入机器人区域,可以有效提升人员的安全。同时减少机器人控制器的使用频率,提高寿命。



三:改造方案2:

      3.1:在一些比较狭窄和操作空间受限的区域,我们必须选择把现有的修磨机去掉,直接使用一台修磨和换帽一体机(如下图所示)

     

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3.2增加修磨和换帽一体机所需的设备和条件:

   3.2.1:修磨和换帽一体机一台。

   3.2.2:现场机器人,Pronefit通讯协议(根据现场使用的协议)。

   3.2.3:线槽,φ8气管(耐压6bar以上),4X2M²电缆,网线(可以利用原有设备上的)

   3.2.4:设备安装所需时间:0.5天/台

   3.2.5:利用原有的安装空间,拆掉原来的修磨机,调试机器人的修磨和换帽程序,保证机器人可以完全舒展开,且不能影响其他设备作业。


   3.3:使用自动换帽和修磨一体机的好处:

         3.3.1:修磨和换帽为一体机,整机更稳定和平稳。

          3.3.2:修磨完的碎屑和拆卸下来的旧电极帽进入同一个收集桶,减少修磨和换帽分开使用设备时拆卸和安装两个桶的过程,时间短,更省心。

          3.3.3:减少不必要的线槽、电缆、气管、网线、接头等各种设备设施,提高现场的整洁度和完整度。

          3.3.4:修磨和换帽一体机使用的零件比两个单独的修磨和换帽设备更少,减少备品备件的种类和数量。

         3.3.5:修磨和换帽一体机的修磨模块和换帽模块挨得比较近,所以相对于分开的修磨和换帽设备来说,一个电极帽整个生命周期所需的修磨和换帽时间更短(减少了从修磨机到换帽机的时间)。

          3.3.6:提高安全性和稳定性。


       总结:两种方案都可以大幅度提高换帽所需的时间,减少人工的参与,提高换帽的稳定性,提高焊钳电极杆和电极嘴的使用寿命,提高整个生产线的生产节拍,提高自动化率和人员的安全性。


 

四、刀片寿命修磨次数对比


焊接机器人台数:100台 ·

手工更换电极帽时间:2分钟/台(机器人)

·单位时间成本:每人每天工资200元,更换一个电极帽人工成本每台大约0.5元。

·电极头更换间隔期内的最大焊接次数:5000-6000次 ,

·电极帽手工更换频率(次/月/台(机器人):2次(2次/100台/1个月) ,2*0.5*100*30=3000(人工成本)*12=36000元。如果批次换冒人员多工资损耗还会增加。

·电极帽手工更换导致停线,按100台机器人计算,每天阶梯更换3次,每次5分钟,按照目前车间停产时间损耗每分钟约估计2000元(包含因停产导致产能衰减,人员工资,能耗浪费等)3*5*2000=30000元每天

焊钳握杆损伤,这个是容易被忽略的问题,由于人工拆卸受力不均匀经过多次人工与机械拆冒对比,自动换冒机比人工在对握杆损伤方面有着明显提升,可以使握杆损伤降低20%每年。

在使用自动换冒机,工作人员即可减少在机器人岛屿内工作次数以及时间,在人员安全和预防上有着极大提升。

 

 





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