近年來汽車銷量的不斷攀升，各個(gè)汽車廠產(chǎn)能不斷擴(kuò)增。與此同時(shí)為滿足高速生產(chǎn)的發(fā)展要求，作為汽車生產(chǎn)四大工藝首序的沖壓，在大批量生產(chǎn)方面也不斷的涌現(xiàn)出各種新工藝、新技術(shù)。

近年來汽車銷量的不斷攀升，各個(gè)汽車廠產(chǎn)能不斷擴(kuò)增。與此同時(shí)為滿足高速生產(chǎn)的發(fā)展要求，作為汽車生產(chǎn)四大工藝首序的沖壓，在大批量生產(chǎn)方面也不斷的涌現(xiàn)出各種新工藝、新技術(shù)。沖壓自動(dòng)化則是在沖壓生產(chǎn)中提高生產(chǎn)效率最為關(guān)鍵的技術(shù)之一，現(xiàn)階段各工廠生產(chǎn)中有著多種形式的沖壓自動(dòng)化，如普通機(jī)器人生產(chǎn)、七軸機(jī)器人生產(chǎn)、機(jī)械手生產(chǎn)等。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，越來越多的自動(dòng)化形式不斷涌現(xiàn)，本文將對(duì)一種新型機(jī)器人沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的討論。

KBS機(jī)器人自動(dòng)化系統(tǒng)填補(bǔ)了機(jī)器人在沖壓生產(chǎn)中高速生產(chǎn)的空白。該技術(shù)大幅提高了生產(chǎn)效率和節(jié)拍，便于提升產(chǎn)能，還保持了機(jī)器人柔性生產(chǎn)的特性。

傳統(tǒng)沖壓自動(dòng)化、普通機(jī)器人沖壓線、七軸機(jī)器人沖壓線、機(jī)械手沖壓線對(duì)比分析

傳統(tǒng)的沖壓自動(dòng)化形式

沖壓自動(dòng)化簡單的講就是指在沖壓生產(chǎn)過程中將上料、拆跺、零件在壓機(jī)間輸送、廢料排出等工作通過自動(dòng)機(jī)械裝置（機(jī)器人或機(jī)械手）代替人工生產(chǎn)的過程。傳統(tǒng)的沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線主要包括普通機(jī)器人沖壓線、七軸機(jī)器人沖壓線、機(jī)械手沖壓線。

普通機(jī)器人沖壓線

經(jīng)過多年來自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步、更新，現(xiàn)階段我們將六軸或者軸數(shù)小于六軸的機(jī)器人（現(xiàn)多指六軸）沖壓自動(dòng)化線稱為普通機(jī)器人沖壓線，此種沖壓線柔性高，對(duì)于各種復(fù)雜零件都易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，對(duì)模具要求小，但其節(jié)拍較低，并且要求在生產(chǎn)中任意前后兩個(gè)工序的模具都要旋轉(zhuǎn)180度才行，這也是受其軸數(shù)低、自由度少的限制所致。不過此種機(jī)器人自動(dòng)化線（本文所指自動(dòng)化線均為沖壓生產(chǎn)中自動(dòng)化部分，并不包含壓力機(jī)）成本較低。

七軸機(jī)器人沖壓線

七軸機(jī)器人是在六軸機(jī)器人基礎(chǔ)開發(fā)出來的，在機(jī)器人手臂末端增加了直線七軸，比六軸機(jī)器人擁有更快的輸送速度，并可以實(shí)現(xiàn)零件在各個(gè)工序間的同向輸送，無需象六軸機(jī)器人那樣前后兩序旋轉(zhuǎn)180度。此種機(jī)器人對(duì)模具的要求也不高，但較六軸機(jī)器人對(duì)模具的要求增加了模具開口凈高要高一點(diǎn)，保證第七軸可以進(jìn)入上下模具之間。此種自動(dòng)化方式較六軸機(jī)器人自動(dòng)化線成本約高出1.6倍。

機(jī)械手沖壓線

如果說機(jī)器人沖壓線是沖壓生產(chǎn)中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人的自動(dòng)化集成及應(yīng)用，那么機(jī)械手沖壓線與機(jī)器人沖壓線有所不同，它屬于專業(yè)設(shè)備，是專門為沖壓過程所設(shè)計(jì)并使用的非標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化設(shè)備。目前機(jī)械手應(yīng)用較多的有兩種形式——單臂機(jī)械手及雙臂機(jī)械手，從名字上可以清楚表達(dá)出兩種形式的使用方式，即單橫桿輸送及雙橫桿的輸送（將機(jī)械手輸送的橫桿稱之為臂）。無論那種形式的機(jī)械手自動(dòng)化，它們與生產(chǎn)的零件關(guān)系更加密切，因此他們對(duì)模具的要求更高，當(dāng)然節(jié)拍也更快，穩(wěn)定性高，但成本卻是普通機(jī)器人線的2.5-4倍。

新型機(jī)器人沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線

傳統(tǒng)的機(jī)器人沖壓自動(dòng)化線有著很好的柔性以及在模具中的通過性，但較機(jī)械手生產(chǎn)節(jié)拍及穩(wěn)定性都略有不及。但隨著市場的不斷增大，高速生產(chǎn)必然是沖壓自動(dòng)化的關(guān)鍵。經(jīng)過不斷的研發(fā)結(jié)合生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，新型的機(jī)器人沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)面世。該沖壓自動(dòng)化線與傳統(tǒng)的機(jī)器人沖壓自動(dòng)化線的主要區(qū)別在于輸送機(jī)器人采用雙機(jī)器人+連接桿的形式輸送，有些類似于機(jī)械手的雙臂線。其生產(chǎn)節(jié)拍可達(dá)10～14次/min，并兼顧了機(jī)器人自動(dòng)線的柔性生產(chǎn)。本文即對(duì)這條新型的機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行詳細(xì)介紹。

整線過程描述

整線從頭至尾包括以下流程和主要構(gòu)件：

線首單元

線首單元由2臺(tái)板料拆跺小車、1臺(tái)六軸拆跺機(jī)器人，輸送皮帶機(jī)、視覺對(duì)中系統(tǒng)以及1臺(tái)7軸的上料機(jī)器人組成。

采用兩臺(tái)拆跺小車目的是節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間：確保運(yùn)行穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)谝慌_(tái)拆跺小車在生產(chǎn)工作時(shí)，另外一臺(tái)在進(jìn)行人工更換板料、磁力分張并進(jìn)入生產(chǎn)線內(nèi)等待，當(dāng)?shù)谝慌_(tái)拆跺小車上的料片完全生產(chǎn)完成后機(jī)器人直接到第二臺(tái)拆跺小車上進(jìn)行料片抓取，而第一臺(tái)拆跺小車則自行開出，進(jìn)行人工更換料片，周而復(fù)始。整個(gè)過程生產(chǎn)線完全不會(huì)停止。

位于線首的拆垛機(jī)器人采用6軸機(jī)器人，按生產(chǎn)板料規(guī)格考慮，此機(jī)器人最大負(fù)載可達(dá)130kg，最大的工作距離為3.1m。

拆垛機(jī)器人配備通用端拾器，可吸取不同大小、不同形狀的板料。同時(shí)拆垛機(jī)器人配備雙張傳感器。如果檢測(cè)到雙料會(huì)自動(dòng)放下重新抓取，如果第二次檢測(cè)到雙料，再重復(fù)一次抓取，第三次如果還檢測(cè)到雙料，會(huì)顯示警告，并且系統(tǒng)停止。

為能使坯料正確進(jìn)入#1 號(hào)壓機(jī)，板料需要對(duì)中，通過視覺對(duì)中系統(tǒng)，機(jī)器人能了解坯料的正確位置。一旦板料在對(duì)中臺(tái)上對(duì)中后，上料機(jī)器人從已知位置/方向的對(duì)中臺(tái)上拾取零件，并投入首臺(tái)壓機(jī)。為保證整線生產(chǎn)節(jié)拍，上料機(jī)器人采用七軸機(jī)器人。

線首拆跺及上料機(jī)器人

工件在壓機(jī)間的傳輸為平行移動(dòng)

壓機(jī)間單元（KBS系統(tǒng)）

壓機(jī)間輸送：P#1àP#2，P#2àP#3, P#3àP#4，每個(gè)壓機(jī)間單元（見圖2）主要由下面設(shè)備組成：

1臺(tái)KBS 系統(tǒng)，基于兩臺(tái)配備多動(dòng)功能的沖壓專用的六軸機(jī)器人，這兩臺(tái)機(jī)器人型號(hào)完全相同，以壓機(jī)中心線對(duì)稱布置，受專業(yè)控制軟件控制，可以達(dá)到工作時(shí)步調(diào)完全一致的對(duì)稱式運(yùn)動(dòng)，以滿足高速輸送板料的要求。除此之外KBS系統(tǒng)還有1根橫桿，將兩個(gè)機(jī)器人連接到一體，在橫桿上安裝抓取工件的端拾器。

KBS可方便地配置板料分離裝置以適應(yīng)雙料生產(chǎn)時(shí)在壓機(jī)間傳輸時(shí)中心距的變化。

相對(duì)傳統(tǒng)的單機(jī)器人輸送過程，KBS系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯，但由于其較普通機(jī)器人線復(fù)雜得多，因此在實(shí)施過程中會(huì)有更多的事項(xiàng)需要注意：由于KBS系統(tǒng)增加了橫桿以及機(jī)器人與橫桿連接的連接軸，因此在進(jìn)入壓機(jī)內(nèi)部時(shí)，其通過高度要較傳統(tǒng)的機(jī)器人線高出300mm的距離。

這就要就模具打開后允許機(jī)器人進(jìn)入的空間增加，壓機(jī)滑塊的行程也要增加。同時(shí)KBS系統(tǒng)與設(shè)備之間的干涉問題也不容小視，要保證雙機(jī)器人的同步運(yùn)行，必然其運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)受限制，因此與壓機(jī)立柱、滑塊、以及滑塊上安裝的部件例如快速模具夾緊器之間的干涉在項(xiàng)目實(shí)施工程中都必須考慮周全。

線尾單元

線尾單元由1臺(tái)七軸下料機(jī)器人，以及兩個(gè)長皮帶機(jī)及收料臺(tái)組成。在最后一臺(tái)壓機(jī)完成沖壓生產(chǎn)后，由下料機(jī)器人將板件抓取放置長皮帶輸送機(jī)上，下線檢查人員對(duì)工件進(jìn)行檢查，合格產(chǎn)品被輸送至收料臺(tái)上由人工進(jìn)行收料，不合格的工件則直接由質(zhì)檢員標(biāo)識(shí)出來，放置返修工件存放區(qū)內(nèi)。

ATC單元

整線除拆垛機(jī)器人以外，其余機(jī)器人均具備端拾器自動(dòng)更換功能(簡稱ATC)。拆垛機(jī)器人使用的是通用端拾器, 可適應(yīng)各種板料，無須更換。

端拾器的自動(dòng)更換非常簡便，快速，可以在2分鐘內(nèi)完成。同時(shí)，端拾器的自動(dòng)更換不會(huì)影響壓力機(jī)模具的更換。更換端拾器的準(zhǔn)備工作可以在生產(chǎn)線正在生產(chǎn)的時(shí)候完成。在生產(chǎn)切換時(shí)，端拾器被自動(dòng)的更換。機(jī)器人被整線控制系統(tǒng)監(jiān)控并安全互鎖。

DDC系統(tǒng)

DDC系統(tǒng)實(shí)際是一種沖壓生產(chǎn)時(shí)壓力機(jī)所用的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。由于KBS系統(tǒng)需求將壓機(jī)行程提高300，這就意味著在相同生產(chǎn)節(jié)拍的時(shí)候首臺(tái)壓機(jī)在拉延成型時(shí)滑塊速度較以往大很多，從而會(huì)影響沖壓件拉延效果。DDC系統(tǒng)是一種新型的伺服技術(shù)，他采用伺服驅(qū)動(dòng)的方式，將壓機(jī)傳動(dòng)齒輪與DDC本身齒輪連接，當(dāng)滑塊在快速上升、下降階段時(shí)，DDC離合器連接，壓機(jī)離合器斷開，使得滑塊受控于DDC系統(tǒng)，而與本身壓機(jī)系統(tǒng)脫離，實(shí)現(xiàn)快速上升與下降，當(dāng)在拉延過程中，DDC離合器斷開，壓機(jī)離合連接，使滑塊又在自身的傳動(dòng)系統(tǒng)中工作，從而同樣達(dá)到了提高節(jié)拍而不增加滑塊拉延時(shí)速度的效果。

DDC提供兩種不同的壓機(jī)工作模式，即普通機(jī)械壓機(jī)和伺服壓機(jī)，操作者可以隨意選擇兩種工作模式中的一種。

來源：鍛造與沖壓

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