在不断发展的工业自动化格局中，精度和适应性定义了新领域。爱知产业株式会社是一家以进口和销售生产设备而闻名的东京贸易公司，不仅以提供先进技术而闻名，还以设计全面的自动化解决方案而闻名。
该公司的工程总部（相模原办公室）体现了这一理念。除了经营焊接机、机床和金属 3D 打印机之外，它还通过机器人系统集成脱颖而出，将进口技术与内部工程专业知识相结合，打造高价值的交钥匙自动化解决方案。
爱知产业株式会社卓越的工程能力，在其机器人加工系统中得到了充分体现。该系统集成了美国PushCorp公司的主动顺应力控制器和METROL公司的无线3D接触式探针RC-K3X。这种系统为自动化重型和危险的手工操作提供了一种突破性的方法，例如大型铸件的切割和研磨——这些工作传统上依赖于经验丰富的工人的技能。
下一代制造业的自动化
正如爱知产业系统制造部机械设计组负责人 Kotaro Takemoto 所解释的那样：“我们始终灵活地适应客户的要求和每个工件的具体特性。最近，大规模加工和危险作的自动化受到了大力推动。我们的目标是构建安全、一致和智能的机器人系统。’‘
这一推动力源于紧迫的挑战。大型铸造作业通常涉及形状不规则的工件、不可预测的定位以及基于操作员目测判断的手动对准。这导致了安全、质量一致性和生产效率方面持续存在的问题：
- 由于手动处理切削工具和机械而存在高风险
- 人为错误和疲劳导致质量不一致
- 笨重的大型部件搬运起来很麻烦
- 设置和转换时间长
- 难以支持多品种、小批量生产
随着熟练劳动力的减少，传统方法越来越难以为继。爱知产业意识到，解决方案在于一种更智能、以传感器为驱动的方法——将机器人控制与精密计量相结合。
结合力控和接触式测量
爱知产业株式会社开发的解决方案将 PushCorp 的主动顺应力控制器装置与 METROL 的 RC-K3X 无线触摸探针集成在一起，创建了一个能够处理大型、形状多变的铸件的自适应机器人加工单元。
PushCorp 设备配备兼容 BT 柄的伺服主轴和带有力、加速度和位置传感器的滑动机构。这使得系统能够保持恒定的接触压力，并自动补偿机器人轨迹或工件几何形状的变化。
PushCorp 的这套装置安装在工业机器人上，可以执行多种加工工艺，例如切割、研磨和抛光，同时持续调节力反馈。METROL 的接触式探针的加入，引入了至关重要的计量层，使机器人能够在开始加工操作之前进行检测、测量和调整。
第 1 步：使用触摸式探头进行测量和位置校正
在传统生产方式中，重型铸件需要用起重机手动定位，而精确定位难以保证。对于多品种、小批量生产而言，专用定位夹具往往不切实际。
为了解决这个问题，爱知产业株式会社为机器人配备了METROL公司的RC-K3X接触式测头，该测头安装在PushCorp主轴的BT柄部。机器人首先通过接触四个关键参考点扫描工件表面。基于这些数据，系统自动计算工件原点，并修正其加工轨迹以补偿位置偏差。
第 2 步：自动切割和研磨
测量完成后，探针会被换成切割锯，用来切除浇注口——即模具浇注过程中残留的多余材料。爱知产业株式会社的例子中，大型铁壳的尺寸约为一米，内部装有液化天然气泵的叶轮。
切割完成后，系统会自动再次更换刀具，这次换成偏置砂轮。为了防止过度切削，会预留约 10 毫米的加工余量。然后，机器人对表面进行研磨和精加工，并通过 PushCorp 的主动柔顺控制技术保持最佳接触力。
最终形成了一个完全自动化的流程——测量、对齐、切割和精加工——所有工序均由单个机器人系统执行。
该自动化系统的成功取决于测量设备的选择是否正确。爱知产业选择METROL RC-K3X的原因主要有以下几点：
可靠的无线通信： 机械臂具有高机动性和多轴旋转能力，因此使用有线探针进行线缆管理既繁琐又存在风险。RC-K3X 基于 METROL 专有的通信技术，采用无线架构，即使在严苛的工业环境中，也能提供稳定、抗干扰的数据传输，重复精度高达 1 μm (2σ)。
接触式测量精度： 激光测量系统虽然速度快，但难以应对铸件常见的反光或粗糙金属表面。接触式探针可确保测量精度不受表面光泽或环境光照的影响，从而提供一致的计量级数据。
这种触觉反馈也增强了教学过程。“在微调程序时，我们通常需要在安全围栏外进行操作，”Takemoto 解释道。“RC-K3X 可以让我们轻松地通过视觉确认与工件的物理接触，从而更加自信。”
预期成果：安全性、准确性和适应性
力控机器人和触摸式探头测量的集成带来了变革性的优势：
- 安全： 操作员不再直接作切削工具，从而减少了工作场所的危险。
- 设置效率：基于传感器的测量消除了手动原点设置，并大大缩短了设置时间。
- 加工精度：自动位置校正消除了人工输入的可变性，提高了一致性。
- 灵活性： 该系统可轻松适应不同的工件形状和位置，支持多品种、小批量生产。
- 技能转移：自动化减少了对老手工艺的依赖，从而更容易扩展和培训。
未来展望：从焊道精加工到航空航天应用
爱知产业株式会社设想将该系统的应用范围扩展到铸铁加工之外。“我们尚未充分利用RC-K3X 1微米的重复精度，”Takemoto 指出。“我们的目标是开发能够充分利用这种能力的系统。”
一项极具应用前景的应用是焊后精加工。金属焊接后，焊缝处通常会留下凸起的“焊缝”。利用 PushCorp 的设备，机器人可以打磨这些焊缝，使其表面光滑如镜。然而，如果先用 RC-K3X 测量焊缝的高度和宽度，系统就能自动优化压紧力，从而缩短加工周期并提高表面均匀性。
这种预测量与自适应力控制相结合的方法可以应用于一系列未来的制造场景：
- 具有精确、自适应力优化的焊道精加工
- 大型航空航天或能源部件的精密磨削
- 对难以加工的材料进行精细表面处理
- 自动去除水垢和轮廓校正
Takemoto 总结道：“我们认为PushCorp和RC-K3X的组合在任何机器人切割、加工或研磨操作中都具有巨大的潜力，尤其是在精度一直是自动化难题的领域。我们欢迎在开发此类系统方面迎接新的挑战。’‘
准确性与适应性相结合的未来世界
计量传感与力控机器人技术的融合，标志着复杂机械加工和精加工任务自动化方式的重大转变。爱知产业株式会社开发的这套系统不仅解决了铸造和焊接作业中长期存在的难题，还为各种制造环境下的精密自动化建立了可扩展的模型。
在工厂中，精度与适应性并重，爱知产业与 PushCorp 和 METROL 的合作创新为智能机器人加工树立了新的标杆——这证明计量不再局限于检测，而是成为卓越生产的积极推动者。
了解更多信息，请访问：www.metrol-sensor.com
