衝折機器人（rén）鈑金加工自動化柔性生產線
2016-9-18 來源：江蘇揚力數控機床有限公司 作者：卞正其，張（zhāng）超，朱（zhū）誌金
摘要：對衝折機器人（rén）鈑金加（jiā）工（gōng）自動化柔（róu）性生產線進行了整體介紹，係統分析了構成整條（tiáo）生產線的各個組（zǔ）成部分。本生產線采用國際先進機器人加工工藝，包括點位控製、點線控製以及（jí）折彎跟隨等多種技術，與衝床和折彎機采用總（zǒng）線數據（jù）通訊，通過編程為客戶實（shí）現完整的（de）加工流程。
關鍵詞：鈑金加工；自動化生產線；機器人（rén）；折彎機；數控轉（zhuǎn）塔衝床
2、生產線（xiàn）現場分布及工作流程
2．1生產線工作（zuò）分布圖(圖1)
2．2生（shēng）產線工作流程圖(圖2)
3、生產線（xiàn）具體組（zǔ）成
3．1毛坯擺放架與磁力分層裝置(圖3)
該毛坯擺放架（jià）是由標準（zhǔn）型材焊接成框（kuàng）架結構後在上麵安裝（zhuāng）木板而成，結構平穩、牢固，在使用過程中注意調整地腳使擺放架上表麵保（bǎo）持水平（píng）。擺放架地腳不平，或者（zhě）上表（biǎo）麵傾斜會影響真空吸盤吸取零件的穩定（dìng）性。
金屬板材（cái）零件摞（luò）放在一起時，零件間（jiān）經常發（fā）生粘連，導致真（zhēn）空（kōng）吸盤（pán）在進行零件吸取時經常錯誤地一（yī）次吸取多個（gè）零（líng）件，直接導（dǎo）致產品報（bào）廢，甚至（zhì）引發安全事故。而分層裝置（zhì）即專門針對（duì）此問題而設計。圖3中安裝於毛坯（pī）擺放架一角且成（chéng）直角布置的兩（liǎng）對磁（cí）鐵能夠（gòu）對板材零件進行磁化，使板材零件間產生相（xiàng）互排斥的磁場力，以清除板材零件（jiàn）間的粘連，達到分層的目的。
3．2上（shàng）料定位架板厚測量裝置（zhì）
上料定位架主要用於機械手給衝床上料前的定（dìng）位，其結構如圖4所示。上料定位（wèi）架由一個由標準方鋼焊接而成的（de）框架和焊接於其上且與水平麵（miàn）呈一傾（qīng）斜角度的斜麵（miàn）組成，斜麵下方兩個（gè）直角邊焊接一對相互垂直且與斜麵相垂直的兩個定位擋邊A和（hé）8，此處的定位（wèi）擋邊A、日及斜麵構成一個絕對空間坐標係。機械手將零件放置在斜（xié）麵上，零件在自身重力作用下沿斜麵（miàn）向下滑動，直至零（líng）件的一對直（zhí）角邊分別與定位擋邊A和日相接觸並靠緊，完成零（líng）件定位。
板厚測量裝置主要由氣缸、連接塊（kuài）、螺釘（dìng）、感應支架（jià）和感（gǎn）應開關（guān）等組成，其中連接塊呈懸（xuán）臂（bì）結構，一端安裝有螺釘，另一（yī）端安裝在氣缸活（huó）塞上，同時氣缸活塞（sāi）上還安（ān）裝有感（gǎn）應（yīng）支架。當氣缸動作時，活塞連同（tóng）連接塊、螺釘（dìng）、感應支架作（zuò）為（wéi）一個整體沿零件板（bǎn）麵的垂（chuí）直方向運動。首先氣缸處於“伸（shēn）出”位置，當零（líng）件完成（chéng）定位後，氣缸“收縮”，此時螺釘恰好頂在零件表麵上，而此時感應支架恰好進入感應開關的感應（yīng）距離之內，產生一個開關信號，反（fǎn）饋（kuì）給（gěi）數控係統，係統判斷板厚正常。當板厚（hòu）出現異常時（shí）(如零件發生粘連，機器人錯誤地一次抓（zhuā）取多個零件放在定位架上)，由於氣缸的“收縮”距離變短，感應開關沒能進入（rù）感應開關的感應距離之內，則無開關信號產生，係統（tǒng）判斷板厚異常並發（fā）出故障報警。
3．3上料機器人
如圖5所示上料機器人將待加工的金屬板（bǎn）材從（cóng）毛坯擺放架上吸起(在機器人A6軸頭處裝有吸盤取料工裝)，再經過（guò）上料定位架板將板材精確定位後輸送到全電伺服數控轉塔（tǎ）衝（chōng）床MF的夾具上，完成衝床的裝夾板材步（bù）驟。
3．3．1上料機器人工具坐標係
工具坐標係（xì）把機器人腕部法蘭盤所持工具的有效方向（xiàng）作為Z軸，並（bìng）把坐標定義在工具的尖端點(圖6)。
圖（tú）6機器人工具坐標係圖
3．3．2軸動作
設定為工具坐標係時，機器人控製點沿設定在工具尖端點的X、y、Z軸做平行移動，按住軸操作鍵時，各軸動作可參考表2所（suǒ）示動作表。
表2各軸的動作表
工具坐標的移動，以工具的有效方向為基準，與機器人的位置（zhì）、姿勢無關，所以進行相對於工件不改變工具姿勢的平（píng）行移動操作時最為適（shì）宜。
3．3．3機器人示教與編程
為了使機器（qì）人能夠進行動作再現，就必須把機器人運動指令編成程序（xù）。程序是把機器人的作業內容用機器人語言加以（yǐ）描（miáo）述，在程序界麵中（zhōng）進行指令編輯（jí），控製機器人的運動(圖7)。
3．4全電伺服數控轉塔衝床MF
全電伺服數（shù）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動，脈衝編碼器作（zuò）速度和位置檢測（cè），實現各軸的閉環控製。其中，C、形、z為（wéi）絕（jué）對編碼器；X、l，、r、C四軸（zhóu）配合，對待加工的金屬板材進行衝孔（kǒng）；形、Z軸為（wéi）PMC軸控製（zhì），可（kě）在衝孔的同時實現同步下料。
3．4．1下料機械（xiè）手
下料機械（xiè）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（zǔ）成（chéng）。其訊。中吸盤架固定安裝在Z軸運動（dòng）機構上，Z軸運動部件固定安裝在形軸（zhóu）運動機構（gòu）上，吸盤架上設置有若幹（gàn）真（zhēn）空吸盤用（yòng）於吸取零件。將形軸運動機構沿橫梁的運動定義為形軸，Z軸運動機構沿（yán）豎直方向的運（yùn）動定義為Z軸。下料機械手通過形、Z兩軸和吸盤架的組合動作將加工好（hǎo）的金屬板材輸送到中轉（zhuǎn）台架上。
3．5中轉台與成品擺（bǎi）放（fàng）架
一（yī）般（bān）情況下，數控衝床與折彎（wān）機的生（shēng）產節拍不完（wán）全匹配，兩台折（shé）彎機不能將數控衝床加工的（de）半成品零（líng）件全部（bù）消化掉而產生零件堆積。中轉台的作用主（zhǔ）要（yào）用（yòng）於堆（duī）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業狀態，提升生產線的加工效率（lǜ）。中轉台與成品擺放架大致相同，區別在（zài）於中轉台和成品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過吸盤工裝吸（xī）取起（qǐ）來（lái），再配合兩台折彎機的折彎工序分別進行加工。
3．7數（shù）控折彎機
數控折彎機可以在（zài）程（chéng）序裏將要折彎的工序編好，再由機器人配（pèi）合送料，加工出合格的產品。
3．7．1 翻轉架
一些零件折彎過程中需要（yào）翻麵，翻轉架正是為此而設（shè）計。翻轉架的結構及工作原理如圖9所示。安裝在機械手末（mò）端的吸盤架吸（xī）取（qǔ）零件並沿零件（jiàn）板麵水平方向運動(圖9a)；直至零（líng）件（jiàn）中心與翻轉架中心重合，翻轉架上的真（zhēn）空吸盤吸取零件（jiàn）(圖9b)；吸（xī）盤架上的吸盤鬆開後向遠離零件方向運動(圖9c)；吸盤架運動到翻轉架的另一側，1800翻轉後並向靠緊零件方向運（yùn）動，吸盤架上的真空吸盤靠緊零件表麵後吸取零件，隨後翻轉架上（shàng）的真空吸盤鬆（sōng）開(圖9d)。至（zhì）此（cǐ），整個翻轉過程完成。
4、總結
衝折機器人鈑金加工（gōng）自動化柔性生產線是未來金屬鈑金加工（gōng）業生產的發展方向。無論從（cóng）客戶的生產成本角度，還是從實現工業4．0的角度，機床製造公司在生產線研發領域能否具有（yǒu）技術先進性，將對提高公司產品的市場占有率起（qǐ）到關鍵作用。
參考文獻：
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