機器人折彎單（dān）元的技術（shù）特（tè）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（zào）者的追求和願望。因此，機器人折彎單元就在（zài）這種市場環境（jìng）下應運而生。
一、鈑金行業折彎工藝現狀分析
在（zài）鈑金行業，大多數企業目前還從事著傳統的折（shé）彎工藝。在生產過程中，由於產品多品種、多規格、小批量，仍然需要多台折彎機和（hé）大量的技術熟練、經驗豐富的鈑金折彎操作工來（lái）完成工件折彎（wān）。但是在實（shí）際工作中存在著（zhe）如下問題：一是由於操作工長時間工作，耐（nài）力（lì）沒有持續性而導致每次放置的工件高（gāo）低位置不一致；二是操作工（gōng）不會像機器人一樣保持穩定性工作，因此折彎（wān）工件因受人工影響，尺寸和折彎精度得不到保證，導致成品質量差；三是麵對大工件一般需要3-4個操（cāo）作工來完成搬運和操作（zuò），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（yǐn）患（huàn），容易發生工（gōng）傷（shāng）事故。
現在，鈑（bǎn）金設備折彎機（jī）的製造和精度比過去雖然有了很大提高，但與目前對智能製造的（de）相關要求還存在著（zhe）較大差（chà）距，在“智能化生產、個性化定製、服務化延伸和網絡化協同”等方麵還需要鈑金設（shè）備製造細分領域和需方的共（gòng）同創新開拓，這種創新開拓和推廣應用就是生產力的又一次提高和解放。
二、鈑金行業傳統折彎需（xū）要解（jiě）決的問題
鈑金行業（yè）傳統折彎需要解決（jué）如（rú）下問題：（1）不能實現多品種、小（xiǎo）批量、快速切換；（2）鈑金行（háng）業高精度工件（jiàn）折彎加工精度低，質量不穩定；（3）鈑金折彎操作工稀缺，工人（rén）勞動強度大；（4）人員（yuán）成本，安全隱患，工藝布局，管理（lǐ）運營。
以上問題（tí）可通過（guò）選（xuǎn）用一套智能化機器人折彎單元（見圖1）來解決，這套單元包含：數控折彎機、德國KUKA6軸機器人及第七軸導軌、上（shàng）料工位、磁（cí）性板料（liào）分離裝置、預對位定位工作台、板料翻轉（zhuǎn）機（jī）構、上料抓手、成品堆垛、模具庫（kù）、離線編程軟（ruǎn）件、參數化（huà）編程軟件和（hé）二次開發的折彎（wān）軟件以及延伸服務（wù）等。
圖1 機器人折彎單（dān）元
三、機器人折彎單元技術特點
1．設計研發
設計研發注（zhù）重用戶個性（xìng）化需求和定製化的特（tè）點，以客戶的需求和目標為第一要（yào）務，在每個技術方案的（de）製定（dìng）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（gōng）圖紙進行計算機模擬（nǐ）分析；三是對客戶的典型（xíng）工件進行現場（chǎng）打樣試驗；四是（shì）對客戶的工件進行分類分析（xī）和數據處理。在確認上述程序性工作完成（chéng）後，再進行技術方案（àn）的製定，在技術（shù）方案（àn）和方案圖得到（dào）客戶（hù）認可後就進行全麵設計。
LAG葛世國際機（jī）器（qì）人折彎單元（見圖2、圖3）在（zài）設計上（shàng）采用先進的三維設計，在材料、結構、傳感器、實時補償、隨動、激光角（jiǎo）度測量、自動換模、自動換抓手、軟件及（jí）控製、參數化編程（chéng）、離線編程、生產管理軟件和總線控製技術方麵全部（bù）采用和（hé）選用國際一流品牌軟硬件。折彎機（jī）機身（shēn）設（shè）計方麵（miàn）采用了目前世界上較先進的（de）設計（jì）軟件和設計方法進行結構力學分析，憑借多年的設計經驗和（hé）對折彎（wān）機框架結構特征的了解，對各（gè）受力點進行有限元分析，實現了（le）對折彎機的側肩、上橫梁、下梁及下（xià）橫梁各結構點的力學（xué）分析，充分保證了機床設計的合理性、可靠性（xìng）和穩定性（xìng）。
圖2 機器人折彎單元三維設計-單機
圖3 機器人（rén）折彎（wān）單元三維（wéi）設計-雙機
機器人折彎單元的（de）設計旨在用最新的技術（軟件、硬件），實現智（zhì）能化（huà）產品概（gài）念，以便在生產過程中進行（háng）實時數據交換、實時補償和折彎跟蹤隨動。主要（yào）解決的問題及獲（huò）得的效果是：
（1）解決（jué）了鈑金定製化生產的工藝（yì）難題，解決了如電梯行業的多產品（pǐn）、小批量（5-10件）、多品種零件（jiàn）的（de）快速（sù）切換生產問題。（2）解決了產品質量不穩定、製件精度低、產品一致性差的問題。（3）解決了生（shēng）產效率低，生產布局及工藝路線不合理的問（wèn）題。（4）解（jiě）決了招工難、人力（lì）成本高、人工折彎勞動強度大的問題。（5）提高了折彎精度及自動化程度，提高了企業智能製造的能力，提升了客戶參觀（guān）的視覺效（xiào）果。
2．獨特（tè）的機架結構（gòu）
傳（chuán）統折彎機一般采用焊接式機架，包括左右立柱、下（xià）橫（héng）梁（工作（zuò）台）、油箱和支撐方梁（liáng）采用整體焊（hàn）接結構。LAG葛世國際機器人折彎單（dān）元中的折彎機機（jī）架（見圖4）沒有采用焊接機架結構，而是采用獨家的機架鉚接技（jì）術，下橫梁（liáng）（工作台）與立柱之間采用高強度鋼螺栓緊固連接，這種柔性連結（jié）充分保證了機身在高強度載荷情況下，能極大程度地（dì）降低機架應力變形，保持機床精度的長久穩定性。
其結構特點：（1）確保了機器無焊接應力變形；（2）提高了（le）機器裝配精（jīng）度；（3）提（tí）高了（le）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（jì）術
3．傳感器技術（shù）（精（jīng）密（mì）電位（wèi）計）應用
為了保證（zhèng）高精度的鈑金折彎，在折彎機的上橫（héng）梁（滑（huá）塊）和下橫梁（工作台）安裝了傳感器（qì）（見圖5），在（zài）工作狀態時，將上、下橫梁的變形量實時準確地反饋到數控係統（tǒng）（PC），數控（kòng）係統經過計算比對後，輸出相應（yīng）的補償值驅動補償（cháng）油缸進行動態補償，以獲得滿意的製件精度。
圖5 傳感器應用
4．補償技術
G-FLEX牆板比例型變補償係統為一項專利（lì）補償技術，該補償係統在折彎機上無論折（shé）彎條件隨著板材厚（hòu）度（dù）、長度或折彎（wān）位置發生任何變化，都能保（bǎo）證每次折彎角（jiǎo）度在全長內完全（quán）一致（zhì），消除光柵尺的測量誤差，保證機器的精度。
G-CS自（zì）動（dòng）撓補（bǔ）係統通過閉環（huán）控製，在板厚一定的折彎情況下簡化了複（fù）雜的試折彎工作過程，即（jí）使折彎（wān）工（gōng）件（jiàn）的長度（dù）不同，或（huò）者在折彎機的不（bú）同位置都能確保（bǎo）折（shé）彎出（chū）來的工件具有完（wán）全一致的角度及直線度，無（wú）需人工（gōng）幹預（yù）。可實現最高折彎精度，最好穩（wěn）定性，可實時動態補償。
四、折彎隨動技術
LAG葛世國際機器人（rén）折（shé）彎單元在折彎過程中，應對不同大小和板厚的（de）工件，可根據（jù）折彎機滑塊的運行速（sù）度進行自動（dòng）跟隨（見圖6），自動調整。該技術由意大利LAG葛世專（zhuān）用機器人折彎應用軟件包LK-RBC-Rev4.0來實現。
圖6 折彎隨動
五、激光角度測量（liàng）技術
AMS角度測量係統（見圖7）通過閉環的激光角度在線（xiàn）測量係統，在機器人（rén）自（zì）動折彎過程（chéng）中，AMS的（de）自動應用程序及內置激（jī）光角度（dù）測量裝置的自動角度測（cè）量係統與G-CS係統配合工作，保證彎曲（qǔ）角精度。其主要特點（diǎn）為：
（1）通過激光在線檢測工件回（huí）彈後的折彎角度；（2）受力檢測係統自動計算折彎（wān）回彈量；（3）件根據下模寬度的不同可自動調整進深；（4）通過閉環的激光角（jiǎo）度在線測量係統，保證折彎成品率達到99.5%以上。
圖7 AMS角度測量係統（tǒng）
六、機器人自動（ATC）換抓手、換模
機器人自動（ATC）換抓手（見圖8）、換模是鈑金領域完全的智能自（zì）動化操作方式，該方式由自動換模軟件、機（jī）器人（rén）和模具庫（見圖9）組成（chéng）。當選配自動換模係統時，精密折彎中心從此可以全自動隨機折彎小批次的不同產品。利用自動更換（huàn）模（mó）具（jù）的功能，折彎機中的模具不再成為限（xiàn）製因素，可全程無人處理部件。機器人自動機械裝置的抓手更換模具的速（sù）度非常（cháng）快，隨時可折彎下批（pī）部件。
圖8 抓手庫（kù） 圖9 模具庫
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（hù）能夠立即看到整個係統的現狀；在該界麵的右邊，有一個圖形表示模具的（de）狀態，對這些模具當前的位置進行分區。（2）整個（gè）界（jiè）麵包（bāo）括折彎上（shàng）模（mó）區域、折彎下模區域（yù）和（hé）模具庫（kù）；模具的展示（shì）遵循（xún）模具本身的（de）尺寸，被夾（jiá）持的工位位置（zhì）。（3）上下模用不同（tóng）顏色區分；在該界麵的（de）左上邊，有對折彎機上所裝模（mó）具的詳細描述。兩個部分：一個是解釋上模（mó），一個（gè）是解釋下模，通過識別碼和現有位置來描述被夾（jiá）持的模具（jù）。
2．管理功能
按（àn）下模具管理（見圖10）、產品（pǐn）管理、模具庫管理、模具設置（zhì）管（guǎn）理等圖標（biāo），會彈出一個相應的窗口，以便對相關任務（wù）進行設置或管理。
圖10 模具管理
按下設置圖標可以打開（kāi）管理設置的條框。注：如采用機器人自動換模係統，模具上配置專用換模接口及專用模具庫。
七、數控順序（xù）折彎技術
數控順序折彎（wān）技術是一套（tào）適用於對工件形位公差加工有要求的高精度折彎控製係統（見圖11）。該裝置由一套帶軌道的兩組數控（kòng）前（qián）推料（liào）裝置運行係統構成，位（wèi）移由傳感器傳輸反饋，整個運行由數控（kòng）係統控製，控製（zhì）軸由X3\X4及Z3\Z4組成。通過配置位（wèi）移的數（shù）控前推（tuī）料（liào）裝置和後擋塊進（jìn）行折彎，即使工件落料尺寸（cùn）達到±1mm，也（yě）能（néng）輕鬆確保關鍵尺寸在可控誤差之內，提（tí）高製件精度（dù）和效率。
圖11 順序折彎
八（bā）、軟件及控製
在機器人折彎單元（yuán）中我們（men）應用了參（cān）數化編程軟件、離線編程軟件（見圖12）和（hé）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、板邊（biān）尋邊、柔性翻轉技（jì）術和總線（xiàn）控製技術。可極大地（dì）滿足各類（lèi）客戶鈑金折彎（wān）的技術和軟件需（xū）求。
圖12 離線編程
九、結束語（yǔ）
隨（suí）著（zhe）我國機械工業整體水（shuǐ）平的提高（gāo），鈑（bǎn）金製造業對（duì）生產設備將會出現一個新層（céng）次的要求。最終，能為用戶排憂（yōu）解難的設（shè）備將會獲得用戶的青睞。LAG葛世國際機器人（rén）折彎單（dān）元具有適合客戶的（de）生（shēng）產（chǎn）方式，最（zuì）好地硬件（jiàn）及軟件（jiàn）結合，適合客（kè）戶多品種、小批量、快速（sù）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（chǎng）（WMEM）》
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