機(jī)器人沖壓自動化生產(chǎn)線的九大部分解讀

典型的機(jī)器人沖壓自動化生產(chǎn)線包含以下部分：機(jī)器人、電控系統(tǒng)、拆垛裝置、過渡皮帶、板料清洗機(jī)、板料涂油機(jī)、對中臺、線尾碼垛系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)及機(jī)器人端拾器。具體布置方式可以根據(jù)生產(chǎn)車間的面積進(jìn)行調(diào)整，如拆垛車的開出方式既可以與沖壓線平行也可以與沖壓線垂直。

一、沖壓機(jī)器人

沖壓生產(chǎn)用機(jī)器人除了要求負(fù)載大、運行軌跡精確及性能穩(wěn)定可靠等搬運機(jī)器人所共有的特性，還要滿足頻繁起/制動、作業(yè)范圍大、工件尺寸及回轉(zhuǎn)面積大等特點。各個廠家的沖壓機(jī)器人都在普通搬運機(jī)器人的基礎(chǔ)上加大了電動機(jī)功率及減速機(jī)規(guī)格，加長了手臂，并廣泛采用棚架式安裝結(jié)構(gòu)。

二、機(jī)器人沖壓自動化線控制系統(tǒng)

機(jī)器人沖壓自動化系統(tǒng)需要集成壓力機(jī)、機(jī)器人、拆垛機(jī)、清洗機(jī)、涂油機(jī)、對中臺、雙料檢測裝置、視覺識別系統(tǒng)、各種皮帶、同步控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)及大屏幕顯示，并具有無縫集成進(jìn)工廠MES系統(tǒng)的能力。為了把如此多的智能控制系統(tǒng)有效集成，一般采用以太網(wǎng)與工業(yè)現(xiàn)場總線二級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中現(xiàn)場總線系統(tǒng)可能同時搭載安全總線。

三、拆垛系統(tǒng)

目前常見的拆垛系統(tǒng)有三種，分別是專用拆垛機(jī)/機(jī)器人+拆垛小車/桁架式機(jī)械手+拆垛小車。

專用拆垛機(jī)。其結(jié)構(gòu)特點是垛料放置在可移動液壓升降臺車上；垛料高度依靠與光電傳感器與液壓系統(tǒng)控制，保持恒定；磁力分張器依靠氣動或電動驅(qū)動自動貼近垛料；采用氣缸驅(qū)動、矩陣布置的真空吸盤組進(jìn)行拆垛，真空吸盤組垂直運動；拆成單張的板料采用磁性皮帶傳輸。

機(jī)器人+拆垛小車。其結(jié)構(gòu)特點是垛料放置在可移動的拆垛小車上；垛料高度不控制，拆垛時依靠計算的板料厚度自動調(diào)整機(jī)器人吸料高度；磁力分張器支架安裝在拆垛小車上，支架可平移并具有多個可自由旋轉(zhuǎn)的調(diào)整關(guān)節(jié)，更換垛料時人工將磁力分張器靠在垛料周邊；拆垛用真空吸盤組及雙料檢測傳感器安裝在機(jī)器人端拾器上；拆成單張的板料由機(jī)器人放置在可伸縮過渡皮帶上進(jìn)行傳輸。

桁架式機(jī)械手+拆垛小車。其結(jié)構(gòu)特點是垛料放置在可移動的拆垛小車上；垛料高度不控制，拆垛時依靠計算的板料厚度自動調(diào)整機(jī)械手吸料高度；磁力分張器支架安裝在拆垛小車上，支架可平移并具有多個可自由旋轉(zhuǎn)的調(diào)整關(guān)節(jié)，更換垛料時人工將磁力分張器靠在垛料周邊；拆垛用真空吸盤組及雙料檢測傳感器安裝在桁架式機(jī)械手端拾器上；拆成單張的板料由機(jī)械手放置在可伸縮過渡皮帶上進(jìn)行傳輸。

四、可伸縮皮帶機(jī)

可伸縮皮帶機(jī)用于拆垛完成后單張板料的傳輸，它可以為板料提供穿過清洗機(jī)所需的移動速度。皮帶機(jī)的速度一般為變頻控制，以保證與后續(xù)清洗機(jī)、涂油機(jī)的同步。皮帶長度可調(diào)整，以填補不進(jìn)行板料清洗、清洗機(jī)離線時的空間。

五、板料清洗機(jī)

可伸縮皮帶機(jī)用于拆垛完成后單張板料的傳輸，它可以為板料提供穿過清洗機(jī)所需的移動速度。皮帶機(jī)的速度一般為變頻控制，以保證與后續(xù)清洗機(jī)、涂油機(jī)的同步。皮帶長度可調(diào)整，以填補不進(jìn)行板料清洗、清洗機(jī)離線時的空間。

隨著客戶對汽車表面質(zhì)量的要求越來越高，在沖壓成形前對覆蓋件板料進(jìn)行清洗已經(jīng)成為汽車廠的標(biāo)準(zhǔn)工藝。根據(jù)產(chǎn)量大小，板料清洗可以分為在線清洗和離線清洗兩種工藝：離線清洗適用于投產(chǎn)初期，單車型產(chǎn)量較低的企業(yè)，一條板料清洗線可以供應(yīng)2～3條沖壓線，離線清洗機(jī)的規(guī)格一般寬度為2m；在線清洗適用于批量較大的企業(yè)，為適應(yīng)轎車整體側(cè)圍的尺寸，在線清洗機(jī)的規(guī)格一般寬度為4.2m。

清洗機(jī)由引料輥、毛刷輥及擠干輥組合的輥系，動力及傳動系統(tǒng)、液壓調(diào)整機(jī)構(gòu)，清洗過濾系統(tǒng)，集束噴管組件，油霧收集器，潤滑系統(tǒng)，行走機(jī)構(gòu)，以及電氣控制系統(tǒng)等組成。主要用于標(biāo)準(zhǔn)板材、未涂層、鍍鋅板以及鋁板等板料、卷料的清洗。清洗機(jī)具有自行走機(jī)構(gòu)，在不需要清洗工序時，整機(jī)可沿地面軌道開出。

引料輥、毛刷輥、擠干輥各自具有獨立的壓力調(diào)整與變頻驅(qū)動機(jī)構(gòu)，通過精確調(diào)整壓力與速度，可以保證磨損、維修后的輥系與生產(chǎn)線保持同步。擠干輥采用無紡布層壓布輥，以提供良好的擠干和張緊性能，并具有防擦傷和自愈功能。清洗油箱具有加熱系統(tǒng)，可以使清洗介質(zhì)在不同環(huán)境溫度下使用并達(dá)到最佳涂油效果。電氣系統(tǒng)采用具有現(xiàn)場總線通信功能的PLC控制，通過觸摸屏人機(jī)界面可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、故障診斷。

六、板料涂油機(jī)

為了保證板料在較高速度下拉延成形時的質(zhì)量，在沖壓成形前對板料進(jìn)行局部涂抹拉延油是汽車廠常用的工藝手段，適用于自動化沖壓線的涂油機(jī)。

涂油機(jī)主要用于板材拉延前的涂油工序，由噴槍單元、供油及油液保溫單元、噴射供氣單元、板料輸送單元、油霧收集單元、電氣控制單元及機(jī)身等組成。涂油機(jī)具有行走機(jī)構(gòu)，在不需要涂油時可以移動離線。噴嘴采用數(shù)字化控制，保證板料上油膜位置的準(zhǔn)確和油膜厚度的均勻。不管環(huán)境溫度如何變化，供油及油液保溫單元均處于等待噴射狀態(tài)，油液溫度恒定，保證噴射效果。

七、板料對中臺

為了保證板料被準(zhǔn)確地放置在模具內(nèi)，在機(jī)器人拾取板料前需要對板料進(jìn)行對中。常用的對中臺有重力對中臺、機(jī)械對中臺及光學(xué)對中臺三種。

重力對中臺。板料在裝滿滾珠的斜面上依靠重力自由滑向一角進(jìn)行定位，臺上具有板料到位檢測及雙料檢測。重力對中臺適用于機(jī)器人直接放置板料，不適用于具有清洗機(jī)、涂油機(jī)的自動線。

機(jī)械對中臺。板料依靠磁性皮袋移動至擋塊，再由另外三側(cè)的氣缸驅(qū)動打料器向中心推，從而實現(xiàn)精確定位。所有打料器的位置可示教編程，對中臺具有板料到位檢測及雙料檢測。機(jī)械對中臺能夠滿足各種異性料的高速對中。另外，可采用雙中心設(shè)計，以滿足同時處理一模兩件或雙模雙件的要求。臺上具有板料到位檢測及雙料檢測。

光學(xué)對中臺。這是最近幾年發(fā)展的技術(shù)，其原理是利用拍照獲得的板料位置圖像經(jīng)視頻處理軟件后自動調(diào)整機(jī)器人的軌跡，從而既滿足最終將板料精確置入模具內(nèi)的要求，又避免了機(jī)械對中臺的復(fù)雜機(jī)構(gòu)。光學(xué)對中臺本質(zhì)上是一個具有板料到位檢測及雙料檢測的磁性皮帶機(jī)，相比機(jī)械對中臺，光學(xué)對中臺能夠顯著降低成本。

八、機(jī)器人七軸與端拾器

標(biāo)準(zhǔn)六軸機(jī)器人用于沖壓生產(chǎn)能夠達(dá)到8件/min的生產(chǎn)節(jié)拍，為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，近年來機(jī)器人制造廠家與系統(tǒng)集成商紛紛研發(fā)附加七軸。采用七軸后，機(jī)器人沖壓自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍可以進(jìn)一步提高到12件/min，使得機(jī)器人自動化沖壓線的生產(chǎn)率能夠與昂貴的專用機(jī)械手高速線一較高下。

九、線尾碼垛系統(tǒng)

自動化沖壓線的生產(chǎn)節(jié)拍能夠超過10件/min，這時線尾碼垛工位的負(fù)荷就超過勞動極限，為了適應(yīng)這種高節(jié)奏的產(chǎn)出，需要先對沖壓件成品進(jìn)行分流，然后由人工或機(jī)器人將其碼入料架，最后由鏟車將料架運走。