機器人折（shé）彎單元（yuán）的技術（shù）特點及應用
2019-7-26 來源： 作者：
當前，智能化、柔性化加工技術已成為鈑金高端製造者的追求和願望。因此，機（jī）器人折彎單元就在這種（zhǒng）市場環境下應運而生。
一、鈑金行業折彎工藝現狀（zhuàng）分析
在（zài）鈑金（jīn）行業，大多數企業目前還從事著傳統的折彎工藝。在生產過程（chéng）中，由於產品多品種、多規格、小批量，仍然需要多台折彎機和大量的技術熟練、經驗豐富的鈑金折彎操作工來完成工件折彎。但是在實際工作（zuò）中存在著如下問題：一（yī）是由於操作（zuò）工長時間工作，耐力沒有持續性而導致每次放（fàng）置的工件高低位置不一致；二是操作工不會像機器人一樣保（bǎo）持穩定性工作（zuò），因此折彎工（gōng）件因受人工影響，尺寸和折（shé）彎精度得不到（dào）保證，導致（zhì）成品質量差；三是麵對大工件一般（bān）需要3-4個操作工來完成搬（bān）運和操作，而招工難、成本高是企業的困境；四是操作者工作安全性差，抬著工件幹活存在較大的安全隱患，容易發生工傷事故。
現在，鈑金設備折彎機的製造和精度比過去雖然有了很大提（tí）高，但與目前對智能製造的（de）相關要求還存在（zài）著較大差距，在“智能化生產（chǎn）、個性化定製、服務化延（yán）伸和網絡化協（xié）同”等方麵還需要鈑金設備製造細分領（lǐng）域和需方的共同創新開拓，這種創新開拓和推廣應（yīng）用就是生產力的又（yòu）一次提高和解放。
二、鈑金行（háng）業傳統折彎需要解決的問題
鈑金行業傳統折彎需要解決如下（xià）問題：（1）不能實現多品種、小批量、快（kuài）速切換；（2）鈑金行業高精度工件折彎加工精度低，質量不穩定；（3）鈑金折彎操作工稀缺，工人勞動強度大；（4）人員成本，安（ān）全隱患（huàn），工藝布局，管理運營（yíng）。
以上問題可通過（guò）選用一套智能化機器人折彎單元（見圖1）來解決，這套單元（yuán）包含：數控折彎機、德國KUKA6軸機器人及第七軸導軌、上料工位、磁性板料分離裝置、預對位定位工作台、板（bǎn）料翻轉機構、上料抓手、成品堆垛、模具庫、離線編程軟件、參數化編（biān）程軟件和二次開發的折彎軟（ruǎn）件以及延伸服務等。
圖1 機器（qì）人（rén）折彎單元
三、機器（qì）人折彎單元技術特點
1．設計研發
設計（jì）研發注重用戶個性化需求和定製化的特點，以客戶的需求和目標為第一要務，在每個技術方案的製定中與客戶進行詳細的技術交流；二是對客戶提供的工件加工圖紙進行計算機模擬分析；三是對（duì）客戶的（de）典型工（gōng）件進行現場（chǎng）打樣試驗；四是對客戶（hù）的工件（jiàn）進行分（fèn）類分析和（hé）數據處理。在確認上述程序性工作完成後（hòu），再（zài）進行技術方案的製（zhì）定，在技術（shù）方案和方案圖得到客戶認可後（hòu）就（jiù）進行全麵設計。
LAG葛世國（guó）際機器人折彎單元（見圖2、圖3）在設計上采用先進（jìn）的三維設計，在（zài）材料、結構、傳感器、實時補償、隨動、激光角度測量、自動換模、自動換抓手、軟件及控製、參數化編程、離線編程、生產管理軟件和總線控製技術方麵全部采用和選用國際（jì）一流品牌軟硬件。折彎機機身設計方麵采用了目前世（shì）界上較先進的設計軟件和設（shè）計方法進行結構（gòu）力學分（fèn）析，憑借多年的設（shè）計經驗和對折彎機框架結（jié）構特征的了解，對各受力點進行有限元分析，實現了（le）對折彎機的（de）側肩、上橫梁、下梁及下橫梁各結構點的力學分析，充分保證了機床設計的合理性、可靠性和（hé）穩定性。
圖2 機器人折彎單元三維（wéi）設計-單機
圖3 機器人折彎單元三維設計-雙機
機器人折彎單元的設計旨在用（yòng）最新的技術（軟件、硬件（jiàn）），實現智能化產品概念（niàn），以便在生產過程中進行實時（shí）數據交換、實時補償和折彎跟蹤隨動。主要解決的問題及獲得的效果是：
（1）解決了鈑金（jīn）定製（zhì）化生產的工藝難題，解決了如電梯行業的多產（chǎn）品、小批量（5-10件）、多品種零件的快速（sù）切換生產問題。（2）解決了產品質量不穩（wěn）定、製件精度低、產品一致性差的問題（tí）。（3）解決了生產效率低，生產布局及（jí）工藝路（lù）線不合理的問題。（4）解決了招工難、人力成（chéng）本高、人工折彎勞動強度大的問題。（5）提高了折彎（wān）精度及（jí）自動化程度，提高了企業智能製造的能力，提升了客戶參（cān）觀的視覺效果。
2．獨特的機架結構（gòu）
傳（chuán）統折彎機一般采用焊接（jiē）式機架，包括左右（yòu）立（lì）柱、下橫梁（工作台）、油箱和支撐方（fāng）梁采用整體焊接結構（gòu）。LAG葛世國際機器人（rén）折彎單元中（zhōng）的折彎機機架（見圖4）沒有采用焊接機架結（jié）構，而是采用獨家的（de）機架鉚接技術，下橫梁（工作台）與立柱之間采（cǎi）用高強度鋼（gāng）螺栓緊固連接，這種柔性連結充分保證了機身在高強度載荷情況（kuàng）下，能極大程度地降低機架應力變形，保持機床精度的長久穩定（dìng）性。
其結構特點：（1）確保了機器無焊接應力變形；（2）提（tí）高（gāo）了機器裝配精度（dù）；（3）提高了機器使用壽命；（4）大幅提高了液壓補償精度。
圖4 機架鉚接技術
3．傳感器（qì）技術（精密電位計（jì））應用
為了保證高精度的（de）鈑金（jīn）折彎，在折彎機的（de）上（shàng）橫梁（liáng）（滑塊）和下橫梁（liáng）（工作台）安（ān）裝了傳感器（見圖5），在工作狀態時，將上、下橫梁的變形量實時準（zhǔn）確地反饋到數控係統（PC），數控係統經過計算比對（duì）後，輸出相應的補償值驅動補償油（yóu）缸進行動態補（bǔ）償，以獲得滿意的製件精度。
圖5 傳感（gǎn）器應用（yòng）
4．補償技術
G-FLEX牆板比（bǐ）例型變補償（cháng）係統（tǒng）為一項專利（lì）補（bǔ）償技術，該補償係統在折彎機上無論折（shé）彎條件（jiàn）隨著板材厚度、長度或折彎位置發生任何變化，都能保證每次（cì）折彎角度在全長內完（wán）全（quán）一致，消除光柵尺的測量誤差，保證機（jī）器（qì）的精度（dù）。
G-CS自動撓補係統通過閉環控製，在板厚一定的折彎情況下簡（jiǎn）化了複雜（zá）的試折彎工作過程，即使（shǐ）折彎工件的長度（dù）不同，或者在（zài）折彎機的不同位置都能確保（bǎo）折彎（wān）出來的工件具有完全（quán）一致的角（jiǎo）度及直（zhí）線度，無需人工幹預。可實現最高折彎精（jīng）度，最好穩定性，可實時動態（tài）補償。
四（sì）、折彎（wān）隨動（dòng）技術
LAG葛（gě）世國（guó）際機器人折彎單元在折彎過（guò）程中，應對不同大小和板（bǎn）厚的工件，可根據折彎機滑塊的運行速度進行自動跟隨（見圖6），自動調整。該技術由意大利LAG葛世專用機器人（rén）折彎應用軟件包LK-RBC-Rev4.0來實現。
圖6 折彎隨動
五（wǔ）、激光角度測量技術
AMS角度測量係統（見圖7）通過閉環的激（jī）光角度在線測量係統，在機器人自動折彎（wān）過（guò）程中，AMS的自動應用程序及內置激光角度測量裝置的自動角度測量係統與（yǔ）G-CS係統配合工作，保證彎曲角精度。其主要特點為：
（1）通過激光在（zài）線檢（jiǎn）測工件回彈後的折彎（wān）角（jiǎo）度；（2）受（shòu）力檢測係統自動計算（suàn）折彎回彈量；（3）件根據下模寬度的不同可自動調整進（jìn）深；（4）通過閉環（huán）的激光角度在線測（cè）量係（xì）統，保證折彎成品率達到99.5%以上（shàng）。
圖（tú）7 AMS角度測量係統
六、機器人（rén）自動（ATC）換抓手、換模
機器人自動（ATC）換（huàn）抓手（見圖（tú）8）、換模是鈑金領域完全的智能自動化操作方式，該方式由自動換模軟件、機器人（rén）和模具庫（見圖9）組成。當選配自動換模係統時，精密折彎中（zhōng）心從此可以全自動隨機折彎小批次的不同產品（pǐn）。利用自動更換模具的功能，折彎機中的模具不再成為限製因素，可全程無人處理部件。機器人（rén）自動機械裝置的抓手更換（huàn）模具的速度（dù）非常快，隨時可折彎下批部件。
圖8 抓手庫 圖9 模（mó）具庫（kù）
1．自動換模軟件
自動換模軟件的主要特點為：
（1）通過附件的圖形化界麵，用戶能夠立即看到整（zhěng）個係統的現狀（zhuàng）；在該界麵的右邊，有一個圖形表示模具（jù）的狀態，對這些模具當前的位（wèi）置進行分區（qū）。（2）整個界麵（miàn）包括（kuò）折彎上模區域、折彎下模區域和模具庫；模（mó）具的展示遵循模具本身的（de）尺寸，被夾持的工位位置。（3）上下模用不（bú）同顏色區分；在該界麵的（de）左上邊，有對折彎機上所裝（zhuāng）模具的詳細（xì）描述。兩（liǎng）個部分：一個是解釋上模，一個是解釋下模，通過識別碼和現有（yǒu）位置來描述被夾持的模具（jù）。
2．管（guǎn）理功（gōng）能（néng）
按下（xià）模具管理（見（jiàn）圖10）、產品管理、模具庫（kù）管理、模具（jù）設置管理等圖（tú）標，會（huì）彈出一個相應的窗口，以便對相關任（rèn）務進行設置或（huò）管理。
圖10 模具管（guǎn）理
按下設置圖標可以打開管理設置（zhì）的條框。注：如采用機器人自動換模係統，模（mó）具上配置（zhì）專用換模接口（kǒu）及專用（yòng）模具庫。
七、數（shù）控順序折彎技術（shù）
數控順序（xù）折彎技術（shù）是一套（tào）適用於對工件（jiàn）形位公差加工有要求的高精度折彎控製係統（見（jiàn）圖11）。該裝置由一套帶軌道（dào）的兩（liǎng）組數控前（qián）推料裝置運行係（xì）統構成，位移由傳感器傳輸反饋，整個運行由數控係統控製，控製軸由X3\X4及Z3\Z4組成。通（tōng）過配置位移的數控前推料裝（zhuāng）置和後擋塊進（jìn）行折彎，即使工件落料尺寸達到±1mm，也能輕（qīng）鬆確保關鍵尺寸在可控誤差之內，提高（gāo）製件精度和效率。
圖（tú）11 順序折彎
八、軟件及控製
在機器人折彎單元中我們應用（yòng）了參數化編程軟件、離線編程（chéng）軟件（見圖12）和生產管理軟件，同時二次開發了折彎隨動、自動換模、自動換抓手、柔性碼垛、實時補償（cháng）、板邊（biān）尋邊、柔性（xìng）翻轉技術和總線控製技術。可極大地滿足各類客戶鈑金折彎的技術和軟件（jiàn）需求。
圖12 離線編程
九（jiǔ）、結束語
隨著我國機械工業整體水平的（de）提高，鈑金製造業對生產設備將會出現一個新層次的要求（qiú）。最終，能為用戶排（pái）憂解難（nán）的設備將會獲得用戶的青睞。LAG葛世國際機器人折彎單元（yuán）具有適合客戶的（de）生產方式，最好地硬件及軟件結合，適合客（kè）戶（hù）多品種、小批量、快速切換和無需首片試製的特點。
來源：《世界製造技術與裝備市場（WMEM）》
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