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轉(zhuǎn)發(fā)自：《裝備制造技術(shù)》2019 年第 01 期

作者：丁剛強(qiáng)

（廣西汽車集團(tuán)柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西柳州 545007）

并通過自動(dòng)更換機(jī)器人的端拾器來吸取各種不同的沖壓件實(shí)現(xiàn)在制件傳輸?shù)?“拾取”和“擺放”。

端拾器可通過快速更換系統(tǒng)在 3 min 內(nèi)完成自動(dòng)更換，實(shí)現(xiàn)柔性。

通過對六軸或七軸工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)板料拆垛、清洗涂油、光學(xué)對中系統(tǒng)、自動(dòng)上件、自動(dòng)傳送、自動(dòng)下線、自動(dòng)更換端拾器、自動(dòng)換模、廢料自動(dòng)收集等的集成

通過中央控制系統(tǒng)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)等技術(shù)手段及措施，實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)線較強(qiáng)的可靠性、穩(wěn)定性，使自動(dòng)運(yùn)行率達(dá)到 90%。

工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的應(yīng)用主要遵循：堆垛拆垛→板料傳送→清洗涂油→板料對中→上料機(jī)器人送料→首臺(tái)壓力機(jī)沖壓→下料機(jī)器人取、送料→壓機(jī)沖壓→根據(jù)工序數(shù)量循環(huán)→下料機(jī)器人取、送料→末端壓機(jī)沖壓→線尾機(jī)器人取、放料→皮帶機(jī)輸送→人工碼垛的循環(huán)方式。

洗、涂油后，通過視覺識(shí)別系統(tǒng)，對板料的位置、角度進(jìn)行識(shí)別，按指定的板料抓取位置進(jìn)行抓取，放置到壓力機(jī)生產(chǎn)線上的第一臺(tái)壓力機(jī)的模具上。

該項(xiàng)目所集成和應(yīng)用的板料光學(xué)對中系統(tǒng)，能夠可靠地將板料對中后放置到壓力機(jī)的沖壓模具上，提升板料抓取、輸送和放置的可靠性、維修維護(hù)的方便性。

（2）采用了智能視覺對中系統(tǒng)（見圖 1），實(shí)現(xiàn)了對沖壓板料位置誤差的智能化識(shí)別及機(jī)器人自動(dòng)更新抓取程序軌跡，解決了板料從料垛到首臺(tái)壓力機(jī)上料間板料傳輸?shù)奈恢闷睿瑢⑸a(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍由手工的 5 spm 提高到 10 spm。

圖 1 視覺對中系統(tǒng)主要影響生產(chǎn)線布局及輸出節(jié)拍的因素在于拆垛、對中以及壓機(jī)間搬運(yùn)等環(huán)節(jié)^[3]，本研究通過采用 ABB 公司的沖壓專用機(jī)器人 IRB6660 與 Rockwell PLC 控制系統(tǒng)結(jié)合，通過 COGNEX 康耐視 IS540311 工業(yè)相機(jī)實(shí)施拍攝板料的圖像，運(yùn)用算法，對圖像進(jìn)行處理，獲取板料工件位置數(shù)據(jù)，再通過與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行位置比對，把位置變化量傳輸給機(jī)器人，機(jī)器人自動(dòng)通過調(diào)整抓件姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取工件。

實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)線的可靠性、穩(wěn)定性，使自動(dòng)運(yùn)行率達(dá)到90%。

自動(dòng)化沖壓線視覺對中系統(tǒng)的組成自動(dòng)化沖壓線的起始工位為沖壓板料拆垛區(qū)域，拆垛區(qū)的拆垛速度決定了整條沖壓線生產(chǎn)節(jié)拍的快慢。

該區(qū)域內(nèi)集中了眾多的工藝設(shè)備，線首單元具體包括拆垛、輸送、清洗、涂油、對中、上料模塊，傳送單元包括傳送模塊，線尾單元包括下料、檢驗(yàn)、裝框模塊。

工藝設(shè)備布局分布如圖 2 所示。

通過板料自動(dòng)拆垛系統(tǒng)、自動(dòng)輸送系統(tǒng)、自動(dòng)清洗涂油系統(tǒng)等技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)線較高的生產(chǎn)節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)拍 7 ～ 10 次/min。

其中，板料自動(dòng)拆垛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在人工將沖壓板料以垛料形式放置到垛料臺(tái)車上之后的板料自動(dòng)磁性分張（防多張技術(shù)應(yīng)用）、ABB 工業(yè)機(jī)器人抓取板料拆垛、自動(dòng)放料到皮帶輸送機(jī)上（進(jìn)入到清洗機(jī)及涂油機(jī)），解決了人機(jī)交互的安全問題，并降低人力成本。

自動(dòng)清洗機(jī)、涂油機(jī)系統(tǒng)包括清洗和涂油，清洗機(jī)適合汽車外觀件的生產(chǎn)，板料經(jīng)過清洗、去除表面的雜質(zhì)顆粒，避免沖壓過程中損傷板料表面。

涂油機(jī)可根據(jù)板料的形狀，進(jìn)行編程，需要涂油的部位進(jìn)行涂油，不需要涂油的部分不涂油，最大限度地節(jié)省防銹拉伸油。

通過對清洗機(jī)及涂油機(jī)的集成與應(yīng)用，達(dá)到考慮沖壓件表面質(zhì)量的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)型。

對于質(zhì)量要求比較高的汽車外板件，需要使用清洗機(jī)。

對于質(zhì)量要求不高的汽車內(nèi)板件，則可以不使用清洗機(jī)，對其安裝位置進(jìn)行預(yù)留。

（3）采用碳纖維材料做端拾器主桿，降低端拾器重量 10 kg，從而降低機(jī)器人負(fù)載，提高機(jī)器人運(yùn)行的可靠性。

板料在壓力機(jī)之間傳輸，因機(jī)器人的速度快、板料重，導(dǎo)致慣性大，機(jī)器人負(fù)載重，影響其可靠性，采用碳纖維材料，重量減輕，提高可靠性。

碳纖維（carbon fiber，簡稱 CF），是一種含碳量在 95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。

它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。

碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。

它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。見圖 3。

圖 3 端拾器碳纖維主桿

（4）采用了自動(dòng)模具夾緊器，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)換摸。將換摸時(shí)間從手工生產(chǎn)線的 30 ～ 50 min，縮短到10 min 內(nèi)完成，大幅提升自動(dòng)線柔性及生產(chǎn)效率。

該項(xiàng)目所集成和應(yīng)用的自動(dòng)換模系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)模具的自動(dòng)松模、自動(dòng)移出、自動(dòng)夾模，將換摸時(shí)間從手工生產(chǎn)線的 30 ～ 50 min，縮短到 10 min 內(nèi)完成，大大提升自動(dòng)線柔性及生產(chǎn)效率，如圖 5、圖 6 和圖7 所示。

圖 7 沖壓自動(dòng)線方案局部模型圖

沖壓自動(dòng)線柔性好，端拾器可在 10 min 內(nèi)快速、靈活更換，自動(dòng)換摸系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)模具在 10 min 內(nèi)自動(dòng)、快速更換。

其中，在端拾器快速更換系統(tǒng)方面，端拾器是具有柔性的工裝夾具，是沖壓自動(dòng)化線必不可少的組成部分。在沖壓生產(chǎn)中，機(jī)器人通過更換端拾器來吸取各種不同的沖壓件，利用端拾器實(shí)現(xiàn)在制件傳輸?shù)?ldquo;拾取”和“擺放”。

隨著汽車生產(chǎn)線的柔性要求的提高，六軸或七軸工業(yè)機(jī)器人的端拾器要經(jīng)常進(jìn)行切換，以適應(yīng)不同的板料及產(chǎn)品。

該項(xiàng)目所集成與應(yīng)用的端拾器快速更換系統(tǒng)，將實(shí)現(xiàn)端拾器的自動(dòng)更換，并在 3 min 內(nèi)完成，大大提升自動(dòng)線柔性及生產(chǎn)效率。

為適應(yīng)更多的產(chǎn)品共線生產(chǎn)，也需要實(shí)現(xiàn)端拾器的自主集成和掌握編程技術(shù)，提高沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的多品種的適應(yīng)性。

在自動(dòng)換摸系統(tǒng)方面，自動(dòng)換摸系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)模具的自動(dòng)更換，具備自動(dòng)松模、自動(dòng)移出、新模具自動(dòng)夾模等功能。

該項(xiàng)目所集成與應(yīng)用和應(yīng)用的自動(dòng)換模系統(tǒng)，將使換摸時(shí)間從手工生產(chǎn)線的 30 ～ 50 min，縮短到 10 min 內(nèi)完成，大大提升自動(dòng)線柔性及生產(chǎn)效率。

該項(xiàng)技術(shù)集成與應(yīng)用，相比傳統(tǒng)手工生產(chǎn)線，產(chǎn)生的生產(chǎn)優(yōu)勢如表 1 所示。

表 1 自動(dòng)線與手工線對比

3 結(jié)束語

機(jī)器人自動(dòng)化沖壓線技術(shù)，將提高企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率，提高企業(yè)核心競爭力。與傳統(tǒng)手工生產(chǎn)線相比，六軸或七軸工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化沖壓線的應(yīng)用，將生產(chǎn)線節(jié)拍提升至 7 ～ 10 次/min，從而使公司在沖壓產(chǎn)品方面的生產(chǎn)效率大幅提升。

通過機(jī)器生產(chǎn)代替手工操作，提高產(chǎn)品的制造精度，從而提升沖壓產(chǎn)品的質(zhì)量，且六軸或七軸工業(yè)機(jī)器人沖壓自動(dòng)線作為一種靈活、可靠、通用的加工單元完全可以長時(shí)間保持工作的穩(wěn)定性和安全性，通過更換端拾器和機(jī)器人程序簡單的調(diào)整就可以應(yīng)用在不同的沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)上。

由于生產(chǎn)效率、產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量的提升，為公司的核心競爭力提升提供了有力支持，核心競爭力的提升在市場競爭激烈的汽車零部件行業(yè)中尤為重要。

參考文獻(xiàn)：

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