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衝折機器人鈑金加（jiā）工自動化柔性生產（chǎn）線

2016-8-5 來源：江蘇揚力數控機床有限公司作者：卞正其張超朱（zhū）誌金

摘要：對衝折機器人鈑（bǎn）金加工自動化柔性生產線進行了整體介紹，係統分析了構成整（zhěng）條生產線的各個組成部分。本生（shēng）產線采用國際先（xiān）進機器人加工工藝，包括點位控製、點線控（kòng）製以及折彎跟隨等多種技術，與衝床和折彎機（jī）采用總線數據通訊，通過編程為客戶實現完整的加工（gōng）流程。

關（guān）鍵（jiàn）詞：鈑金（jīn）加工；自動化生產線（xiàn）；機器人；折彎機；數控轉塔衝床

2、生產線現場分布及工作流程

2．1生產線工作分布圖(圖1)

2．2生產線工作流程（chéng）圖(圖2)

3、生產線（xiàn）具體組成

3．1毛坯擺放架（jià）與磁（cí）力（lì）分層裝置(圖3)

該毛坯擺放架是由標準型材焊接成框架結構（gòu）後在上麵安裝木板而（ér）成，結構平穩、牢固，在使（shǐ）用（yòng）過程中注意調整地腳使擺放架上表麵保持水平。擺放架地腳不平，或者上表麵傾斜會（huì）影響真（zhēn）空（kōng）吸盤吸取零件的穩定性。

金屬板材零件摞放在一起時，零件間經（jīng）常發生粘連，導致真空吸盤在進行零件（jiàn）吸取時經常錯誤地一次吸取多（duō）個零件，直（zhí）接導致產品報廢，甚（shèn）至引（yǐn）發安全事故。而分（fèn）層裝置即專門針（zhēn）對此（cǐ）問題而設計。圖3中安裝於毛坯擺放架一角且成直角布置的兩（liǎng）對磁（cí）鐵能夠對板材零件進行磁化（huà），使板材零件間（jiān）產生相互排斥的磁場力，以清除板材零件間的粘連，達到分層（céng）的目的。

3．2上（shàng）料（liào）定位架板厚測量裝置

上料定位架主要用於機械手給衝床上料（liào）前的（de）定位，其結構如圖4所示。上料定位架由一個由標準方係。機械手（shǒu）將零件放置在斜（xié）麵上，零件在自身重力作用下沿（yán）斜麵（miàn）向下滑動，直至（zhì）零件的一對直角邊分別與定位擋（dǎng）邊（biān）A和（hé）日相接觸並靠緊，完成零（líng）件定位。

板厚測量裝置（zhì）主要（yào）由氣缸、連接塊、螺釘、感應支架和感應開關等組成，其（qí）中連接塊呈懸臂結構，一端安裝有螺釘，另（lìng）一端安裝在氣缸活塞（sāi）上，同時氣缸活塞上還安裝有感應支架。當氣缸動作時（shí），活塞連同連（lián）接塊、螺釘、感應支架作為一個整體沿零件板麵的垂直方向運動。首先氣缸處於“伸出”位置，當零件完成定位後，氣缸“收縮”，此（cǐ）時螺釘恰好頂在零件表麵上，而此時感應支架恰好進入感（gǎn）應（yīng）開關的感應距離之內，產生一個開關信號，反饋給數控係統，係統判斷板厚正常。當板厚出現異常時(如零件發生粘連，機器人錯（cuò）誤地一次抓取多個零件放（fàng）在定位架上)，由於氣缸的“收縮”距離變短，感應開關沒能進入感應開關的感應距離之內，則無（wú）開關信（xìn）號（hào）產生，係統判斷板厚異常並發出故障報警（jǐng）。

3．3上料機（jī）器人

如（rú）圖5所示上（shàng）料機（jī）器人將（jiāng）待加工的金屬板材（cái）從（cóng）毛坯擺放架上吸起(在機器人A6軸頭處裝有吸盤（pán）取料工裝)，再經過上料定位架（jià）板將板材精確定（dìng）位後輸送到全電伺服數控（kòng）轉塔衝床MF的夾具上，完成衝床的裝夾板材步驟（zhòu）。

3．3．1上料機器人工具坐標係

工具坐標係把機器人腕部法蘭盤所持工具的有（yǒu）效方向作（zuò）為Z軸，並把坐標定義在工具的尖端點(圖6)。

圖6機器人工具坐標（biāo）係圖

3．3．2軸動（dòng）作

設定為工具坐標（biāo）係時，機器人控製點沿設定在工具尖端點的X、y、Z軸做平行移（yí）動，按住軸操作鍵時，各軸動作可參考表2所示動作表。

表2各軸（zhóu）的動作表

工（gōng）具坐標的移動，以工具的有（yǒu）效方（fāng）向為基準，與機器人的位置、姿勢無關，所以進行相對於（yú）工件（jiàn）不改（gǎi）變工具姿勢的平行移動操作時最（zuì）為適宜。

3．3．3機器（qì）人（rén）示教與編程

為（wéi）了使機器（qì）人能夠進行動作再現，就（jiù）必須（xū）把機器人運動指令編成程序。程序是把機器人的作業內容用機器人（rén）語言加以描述，在程序界麵中進行指令編輯，控（kòng）製機器人的運動(圖7)。

3．4全電伺（sì）服數控轉塔衝床MF

全電伺服數控轉塔衝床MF生產線為X、y、r、C、形及z六軸控製，均由交流伺服電機驅（qū）動（dòng），脈衝編碼器作速度和位置檢測（cè），實現各（gè）軸的閉環控製。其中，C、形、z為絕對（duì）編碼器；X、l，、r、C四軸配合，對待加工的（de）金屬板材進行衝孔；形、Z軸（zhóu）為PMC軸控製，可在衝孔的同時實現同步下料。

3．4．1下料機械（xiè）手

下（xià）料機械手如圖8所示，主要由支架、橫梁、W軸運動機構、z軸運動機構、吸盤架等部分組成。其訊。中吸盤架固（gù）定安裝在Z軸運動機構上，Z軸運動部件固定安裝在形（xíng）軸運動機構上，吸盤架上設置有若幹真空吸盤用於吸取零件。將形軸運動機構沿橫梁的運動（dòng）定義為形軸（zhóu），Z軸（zhóu）運（yùn）動機構沿豎（shù）直方向的運動定義為Z軸。下（xià）料機械手通過形、Z兩軸和吸盤架的組合動作將加工好的金屬板材輸送到中轉台架上（shàng）。

3．5中轉台與成品擺放架

一般情（qíng）況下，數控衝床與折（shé）彎機的生產節拍不完全匹配，兩台折彎機不能將數控衝床加工的半成品零件（jiàn）全部消化掉而產生零件堆積。中轉（zhuǎn）台的作用主要用於堆放衝裁加工後的半成品零件，起到緩衝的作用，目的是使兩台折彎機始終處於折彎作（zuò）業狀態，提（tí）升生（shēng）產線的加（jiā）工效率。中轉台與成品擺放（fàng）架大（dà）致相同，區別在於中轉台和成（chéng）品（pǐn）擺放架上無磁力分層裝置。

3．6折彎機器人

兩台折彎機器人將中轉台上的待折彎的工件通（tōng）過吸盤工裝吸取起來，再配合兩台折彎機的折彎工序分別進行加工。

3．7數控折彎機

數控折彎機可以在程序裏將要折彎的工序編好，再（zài）由機器人配合（hé）送料，加工出合格的產品。

3．7．1 翻轉架

一些零件折彎過程（chéng）中需要翻麵，翻（fān）轉架正是為此而（ér）設計。翻轉架的結構及工作原理（lǐ）如圖9所示。安裝在（zài）機械手末端的吸盤（pán）架吸取零（líng）件並沿零件（jiàn）板麵水平方向運動(圖9a)；直至零件中心與翻轉架（jià）中心重合，翻轉架上（shàng）的真空吸盤（pán）吸（xī）取零件(圖9b)；吸盤架上的吸盤鬆開後向遠離零件方（fāng）向運動(圖9c)；吸盤架（jià）運動到翻轉架的另一側，1800翻轉後並向靠緊零（líng）件方向運動，吸盤架上的真空吸盤靠緊零件表麵後吸（xī）取零件，隨後（hòu）翻轉架上的真空吸盤鬆開(圖9d)。至此，整個翻轉過程完成。

4、總結

衝折（shé）機器人鈑金加工（gōng）自動化柔性生（shēng）產線是未來金屬鈑（bǎn）金加工業生產的發展方向。無論從客戶的生產成本角度，還是從實現工（gōng）業4．0的角度，機（jī）床製造公司在生產線研發領域能否具有技術先進（jìn）性，將對提高公司產品的市（shì）場（chǎng）占有率起到關鍵作用。

參考文獻：

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【3】桂（guì）方（fāng）亮．機器人衝壓生產（chǎn）線重力對中台的柔性化改造方案探討[J]．鍛壓裝備（bèi）與製造技術（shù），2015，50(4)．

【4】胡玉（yù）龍．基於本體（tǐ）的（de）飛機數字化柔性裝配工藝模（mó）型【J]．鍛壓裝備與製造技術，2015，50(5)．

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