單臂機械手自動沖壓線

　　沖壓件的生產效率和質量除了與產品設計和模具相關外，與搬運的過程也有很大的關系。自動化搬運不僅快速而且準確，能夠大大提高沖壓生產線的生產效率和沖壓件的下線合格率，為汽車生產的后續(xù)工藝提供保障。

自動沖壓線的最佳選擇

　　對于汽車沖壓線，目前，國產壓機在單次模式下的最快節(jié)拍為12次/min，配備何種自動化設備將直接決定沖壓線的生產能力，并且由于壓機的投資遠高于自動化設備，若自動化設備的生產效率低于壓機，則會造成壓機投資的部分浪費，如果整線采用機械手與壓機完全同步的運行方式，就能保證整線的最高運行速度達到12次/min。

　　我公司目前擁有數條手動沖壓線、機器人自動化沖壓線和Gudel單臂機械手自動化沖壓線。手動沖壓線投入較低，但存在一定的人身安全隱患，效率較低；機器人自動化沖壓線投入中等，不存在人身安全隱患，但生產線無法同步運行，效率中等；Gudel單臂機械手自動化沖壓線投入稍高，不存在人身安全隱患，生產線可以完全同步，效率較高。三種生產線的產出投入比大致為1:1.089:1.26。相比而言，Gudel單臂機械手在汽車沖壓自動化應用中以其高速、準確的傳輸和較高的性價比優(yōu)勢受到我公司的青睞。

　　Gudel單臂機械手最高運行速度可高達12次/min，重復定位精度達±0.2mm。由于是直接傳送，每個自動化單元只需要一套端拾器，而傳統(tǒng)的自動化單元卻需要三套端拾器。在端拾器方面可大大減少運行成本。

　　我公司Gudel單臂機械手自動沖壓線的自動化系統(tǒng)包括線頭拆垛和壓力機線零件傳輸兩個子系統(tǒng)（整體組成見圖1）。
 　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 自動化沖壓線

線頭拆垛子系統(tǒng)的運行

　　線頭拆垛子系統(tǒng)（見圖2）的工作流程是：拆垛機械手從板料小車拾取板件送到磁性皮帶機，磁性皮帶機攜板件經過掃描儀送往對中臺，對中臺根據掃描結果對板件位置進行修正。

　　拆垛機械手動作簡單，可實現Y方向（圖2中兩小車之間的方向）和Z方向（垂直地面方向）的快速運動，滿足使用要求。機械手上安裝有雙板件檢測傳感器，可避免機械手拾取雙件送入模腔從而損壞模具。機械手還安裝有光電傳感器，檢測板件的拾取情況。
 　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2 線頭拆垛子系統(tǒng)

　　生產過程中，當生產完一個垛料堆，磁力分離器安裝的接近開關檢測到末料，系統(tǒng)工控機發(fā)送轉移垛料堆生產指令，機械手需要切換到另一垛料堆繼續(xù)生產。本線在Y方向設置有兩個垛料小車，避免垛料切換造成停線，使生產的連續(xù)性得以保證，并且當某邊小車出現故障需要離線維修時，生產線可以使用另一小車維持生產。在板料小車定位方面，我們改變了傳統(tǒng)的接近開關檢測方式，采用激光測距儀進行檢測，提高了小車行進的精度和測距的穩(wěn)定性。

　　分離主要目的是防止多板件同時進入模腔而損壞模具。對于鐵板件，分離的方式可采取磁力分離方式，為機械手的快速搬運提供充分準備。磁力分離器具有可消磁功能，保護操作工的安全，方便操作。

　　在高速生產過程中，為保證輸送質量，避免板件滑行是非常必要的。磁性傳送帶在高速線的使用可以有效防止板件的滑移，為對中提供保證。磁性皮帶可將板件準確傳輸至對中臺，避免二次定位出現過大調整。磁性皮帶設計為雙向運行，當兩軸機械手拾取到雙板件時，工控機將發(fā)送指令要求磁性皮帶反向運行，將雙板件送往雙件回收料架。

　　對中臺的作用是對板件進行最終定位，以便讓上料機械手拾取到位置正確的板件準確送入模腔。我公司采用的是一種全新的掃描對中技術，其基本工作原理是將磁性皮帶送來的板件進行掃描取影像，然后與預先保存的標準影像對比得出位置差。工控機根據位置差計算出板件所需移動的方向及移動量，然后由擁有7個伺服軸的對中臺對板件的位置進行修正。

　　因掃描對中臺由獨立的運動系統(tǒng)執(zhí)行，在機械手運送板件的過程足以完成對中，整個掃描對中無需占用整線的時間，即掃描對中先于機械手拾取板件完成。

壓力機線傳輸子系統(tǒng)的運行

　　壓力機線傳輸子系統(tǒng)的工作流程是：上料機械手拾取位置修正后的鐵板件并送入第一號壓力機模腔；壓力機間機械手分別將完成拉伸、切邊、翻邊和 沖孔等工序的零件送入下一工位；機械手將沖壓完成的零件送到出料皮帶機；出料皮帶機將零件送出圍欄外；人工拾取零件裝框。

　　新型機械手（見圖3）剔除了不必要的運動，只保留兩個X方向的線性運動和兩個繞Y方向的旋轉運動，機體機械結構得到簡化，不僅有利于高速運行，而且電氣控制也得到簡化。機械手還安裝有光電傳感器，檢測板件的拾取情況。

　　壓力機安裝有專門編碼器供前后機械手使用，以實時確認壓力機、機械手的相互位置，實現壓力機與機械手的完全同步運行，提高生產效率。

　　線尾輸送主要由左、中、右三個水平出料皮帶機組成。左、右皮帶機只能分別向左或右運行，而中間皮帶機則允許向左或右運行。當生產線高速運行時，要求裝框的速度也隨之加快。雙邊皮帶出料裝框的設計可以提高裝框的速度，并可大大減輕工人裝框的勞動強度。左右皮帶機的端頭安裝有光電傳感器供零件檢測作用，當零件來不及裝框而運行至皮帶端部時，光電傳感器將做出反饋并使工控機發(fā)出單邊皮帶停止的信號，避免零件掉落；同時防止機械手再次放置零件至皮帶機導致堆積而損傷零件。當某邊皮帶機出現故障短時間無法恢復時，生產線允許單邊皮帶機進行降級運行維持生產，而損壞或存在故障的皮帶機則可進行離線修復或故障排除。
 　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3 新型機械手

產品切換及三工序生產

　　除正常的生產搬運功能以外，整線還有其他附加功能，使生產過程更加安全高效，更人性化。

　　生產過程中，產品切換不可避免，因切換時需要停線，故如何減少切換時間是每一廠家都在研究的課題。Gudel自動化系統(tǒng)將整線設備（包括壓力機）進行統(tǒng)籌管理，在總控臺即可實現統(tǒng)一切換。當總控臺的產品切換指令發(fā)出，垛料小車、對中小車退出到非工作區(qū)域，所有機械手運行到手動更換端拾器位置，所有壓力機自動切換新產品模具。

　　不同的沖壓件，有著不同的工序要求，一些簡單的零件只需三個工序即可完成。故此類零件只需運行三臺壓力機就可以完成沖壓。多運行一臺設備不僅浪費能源，而且會增加設備安全、故障的風險。Gudel自動化系統(tǒng)的設計使三工序生產得以順利實現而無需運行全部壓力機，只需在空運行工位放置轉接工作臺，既節(jié)省能源，保證設備安全，又可提高效率和速度。

　　整線自動化設備設計有自潤滑功能，當系統(tǒng)運行達到一定時間或一定循環(huán)，系統(tǒng)工控機將發(fā)出指令要求潤滑系統(tǒng)對設備泵油，執(zhí)行自潤滑維護保養(yǎng)。

安全系統(tǒng)及零件跟蹤

　　我公司沖壓線的安全防護系統(tǒng)采用圍欄和光柵配合。對于高速、高危險的區(qū)域，一律安裝安全圍欄；只有低速運行的區(qū)域，如板料小車退出的非工作區(qū)域和模具工作臺退出的非工作區(qū)域，可以安裝安全光柵，并在安全光柵啟動時配有聲光報警。

　　在安裝安全圍欄的封閉區(qū)域安裝安全門。當生產或維修人員需要進入封閉單元時，首先需要在安全門控制盒發(fā)出進入的請求，此時單元內的設備將運行至安全位置并切斷能源供應，安全指示燈指示安全后，人員方可進入作業(yè)。在每個封閉區(qū)域內，還設置有逃生門，主要目的是當區(qū)域內出現意外情況，人員需要緊急撤出時使用。逃生門只允許從單元內部打開，并且當逃生門打開狀態(tài)下，整線設備都將處于安全狀態(tài)。

　　為避免設備誤動作并方便生產人員操作，整線集成所有機械手端拾器的光電傳感器和模具安裝的零件檢測傳感器，對生產全過程進行有效跟蹤。當零件意外掉落或零件在模腔的位置不正確時，傳感器檢測出意外情況發(fā)生，阻止系統(tǒng)繼續(xù)運行，以保護設備。

結束語

　　在市場經濟的環(huán)境當中，競爭異常激烈，各企業(yè)都針對市場深入研究合理的生產方式，以求人盡其才，物盡其用。類似Gudel單臂機械手自動沖壓線等綜合性價比優(yōu)異的工業(yè)化方式將獲得更多生產企業(yè)的認可和應用。