四大家族之KUKA工业机器人应用案例分析

“四大家族”之KUKA工业机器人：智能焊接与多领域应用案例解析

在国际机器人行业中，四大家族以其卓越的技术和品牌影响力占据了稳固的地位。其中，KUKA机器人作为其中的佼佼者，不仅在汽车制造领域独树一帜，更在农业机械、电梯、PC、工程机械、轨道交通等多个领域展现出强大的智能解决能力。接下来，让我们一起深入探讨KUKA机器人的智能化焊接解决方案及其多领域应用案例。

一、焊接工艺的紧凑型多功能单元

想象一下，一个H形平台上，KR6-2型KUKA机器人作为核心，通过回转平台的巧妙运用，实现了一个焊接夹具在工作状态的第二个夹具由操作员轻松装载工件，且这一过程不会对生产节拍造成影响。这种通用单元既可以单独作为一个紧凑的机器人焊接单元使用，也可以与其他机器人协同工作，实现不同焊接工艺的融合。

具体来说，操作员首先将工件装载到焊接夹具上并启动系统。随后，回转平台将夹具旋转至机器人的焊接区域。配备FroniusCMT焊枪的KUKAKR6-2机器人开始精确焊接。紧接着，第二台KR210R2700extra机器人使用X100气动伺服机器人焊钳进行点焊，将各个工件牢固地连接在一起。当焊接完成后，平台再次旋转，为新的夹具腾出空间，同时第一个夹具被移回到操作员的工作区域，方便其快速卸载。

这种布局不仅提高了机器人在夹具工作区域内的焊接可达性，而且KUKA机器人的独特设计确保它们能够轻松到达工件的各个焊接位置。其中，KR6-2型机器人以其6kg的低负载和1600mm的工作半径完美应对标准弧焊任务，而KR210R2700extra机器人则以其210kg的有效负载和2926mm的可达距离，成为点焊工艺中的佼佼者。

二、汽车制造领域的创新型机器人焊接系统

以德国爱科集团为例，这家在多个领域均有涉猎的企业选择了KUKA机器人进行汽车制造中的关键任务——拖车轴的焊接。由于拖车轴的焊接要求高、承受动态荷载大，因此其质量至关重要。为了在保证质量的同时确保生产灵活性，爱科集团采用了先进的焊接工艺和可靠的KUKA机器人技术。他们的生产流程依靠专业的系统集成商Robolution以及KUKA焊接机器人来完成，实现了在小批量、多变的生产环境下的高质量和高效率生产。尤其是KUKA的KR系列机器人确保了焊接结果的完美和可测量性。这一创新型的机器人焊接系统正是汽车制造业追求高质量、高效率生产的典范。

得益于创新的5轴定位器和专门用于系统长度方向定位的TurnFix设备，新型的单元展现出了令人惊叹的短暂非生产时间。这一系统智能化地集成了轨道式定位器和TurnFix，实现了在两个工作站无缝切换装载工件，而无需中断焊接过程。“库卡机器人”始终保持着高效的运行状态，几乎无任何非生产时间。尽管需要连续进行装载，但KR16设备所展现出的六轴机器人的特性，如快速、精确和出色的焊接结果，使得它在爱科集团的车轴制造中表现出色。

爱科集团并不储存非生产性材料作为存货，而是当天准备生产订单。对于这两个焊接单元来说，它们随时准备投入生产。如果系统长时间不工作，整个车轴生产将受到影响，导致不必要的停机时间。

Robolution的销售主管ThomasBüttner解释了如何通过微调系统以实现最高的可用性：“系统的总体可用性必须超过98%。为了实现这一目标，必须使用市场上最佳的产品并正确制定系统概念方案。凭借多年的机器人焊接系统制造经验和一贯使用高质量组件，Robolution能够为用户提供可靠的系统。”

在爱科集团，这一观点得到了充分的验证。虽然其中一个更新的系统已经运行不到两年，并且经历了大量的多班次工作，但它从未出现过重大事故。这两个系统的配置相同，被AndreasJehle视为日常生产的主要优势之一。它们能够在短时间内切换不同的零件形状，从各种小型零件到最大长度为800mm的零件都能处理。这种配置提供了额外的灵活性，方便存储和备品备件的管理。如果某个系统出现问题，可以在另一个系统上完成紧急订单的焊接，避免了任何时间损失。

对于爱科集团来说，使用库卡的焊接机器人是明智的选择。ThomasBüttner强调：“Robolution作为系统集成商并未与任何机器人制造商绑定合作。而库卡是世界上领先的焊接机器人制造商之一，其明确和简洁的规格说明深受客户喜爱。”爱科集团的质量保证部门对焊接系统的高性能表示肯定。

在MeillerAufzugtüren工厂，每年生产超过80,000块电梯门板，面对多样化的尺寸和特小的批次尺寸的挑战，工厂负责人KlausSchafranietz采用混合系统应对。他结合了高度自动化的智能系统和机器人辅助操作，有效地证明了混合系统的有效性。尽管操作员的工作主要集中在金属板和型材的装载与夹持上，但两台库卡的工业机器人KR150R3300prime却承担了所有的生产步骤：从凸焊、点焊到最终的放置，它们展现了卓越的效率和精确度。这种分工不均的工作模式使得每周能生产大约1,500块门板，这无疑是对机器人工作效率的最好证明。无疑，这一高度灵活的机器人系统在电梯门板生产中发挥着至关重要的作用。在现代化的农业机械生产线上，工业机器人工作站发挥着至关重要的作用。让我们来详细解读一个典型的案例。

该工作站的核心是一个由两个机器人系统构成的创新焊接系统，它们以倒置状态安装在C型龙门支柱上。这两个机器人系统配备先进的移动装置和两个旋转-转环-提升定位器，具有广泛的灵活性，夹持直径、夹持高度和长度均达到5米，能够处理最大重量达4,500kg的工件。刀具中心点（TCP）的校准过程实现了自动化，确保了一贯的高质量和精确性。

这两个机器人是KUKA特别为中等负载设计的KR30L16型号，其出色的性能在业界备受赞誉。在可达距离最大为3,102mm和定位精度高达0.07mm的情况下，它们被广泛应用于各种精密焊接任务。这些机器人的长关节机械臂和连接机械臂赋予它们极大的工作行程，使它们能够应对各种复杂的生产需求。无论是地面安装还是屋顶安装，它们都能轻松适应个体系统的布局。

借助KUKA.TouchSense软件，机器人能够感知并适应工件的形状和位置的微小变化，确保运动路径与主轮廓的精确对应。而KUKA.ArcSense软件的缝隙跟踪功能则通过电弧穿越传感器实现，大大提高了焊接质量和效率。

这种机器人自动化解决方案的实施带来了显著的生产率提升。机器人不仅缩短了焊接和装卸的周期时间，而且整个制造时间缩短了超过50%。这一进步不仅提高了生产效率，还显著降低了生产成本。

终端客户和集成商都对这种基于机器人的解决方案表示折服，并期待在未来进一步应用。KUKA机器人的高级性能和灵活性使得它们能够轻松应对生产工程方面的无限变化。“我们始终与我们的客户保持紧密联系，不断对我们的系统进行优化和创新，以满足他们的需求并超越他们的期望，”该工作站负责人表示。

“谈及未来，KristinaSchreider，SMTSystemtechnik有限公司的员工，进一步指出，我们有意在Horsch公司的生产流程中探索自动化的更多可能性。她强调，通过自动化装备的实施，我们有望为整个生产过程注入新的活力，使之更为高效流畅。”

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