Sep 21, 2022
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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(chē)集團(tuán)柳州五菱汽車(chē)工業(yè)有限公司,廣西柳州 545007)
并通過(guò)自動(dòng)更換機(jī)器人的端拾器來(lái)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(guò)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(guò)對(duì)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(duì)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(guò)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(duì)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。
其中,板料光學(xué)對(duì)中系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)板料在經(jīng)過(guò)清 Equipment Manufacturing Technology No.01,2019
洗、涂油后,通過(guò)視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng),對(duì)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(duì)中系統(tǒng),能夠可靠地將板料對(duì)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(jué)對(duì)中系統(tǒng)(見(jiàn)圖 1),實(shí)現(xiàn)了對(duì)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?,將生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍由手工的 5 spm 提高到 10 spm。
圖 1 視覺(jué)對(duì)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(duì)中以及壓機(jī)間搬運(yùn)等環(huán)節(jié)[3]
本研究通過(guò)采用 ABB 公司的沖壓專(zhuān)用機(jī)器人 IRB6660 與 Rockwell PLC 控制系統(tǒng)結(jié)合
通過(guò) 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(duì)圖像進(jìn)行處理,獲取板料工件位置數(shù)據(jù),再通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行位置比對(duì),把位置變化量傳輸給機(jī)器人,機(jī)器人自動(dòng)通過(guò)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%。
圖 2 工藝設(shè)備分布圖
自動(dòng)化沖壓線視覺(jué)對(duì)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(duì)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(guò)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(chē)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(wèn)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(chē)外觀件的生產(chǎn),板料經(jīng)過(guò)清洗、去除表面的雜質(zhì)顆粒,避免沖壓過(guò)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(guò)對(duì)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(duì)于質(zhì)量要求比較高的汽車(chē)外板件,需要使用清洗機(jī)。
對(duì)于質(zhì)量要求不高的汽車(chē)內(nèi)板件,則可以不使用清洗機(jī),對(duì)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(jiǎn)稱(chēng) 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(guó)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(jiàn)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 5 沖壓自動(dòng)線方案整體模型圖 1
圖 6 沖壓自動(dòng)線方案整體模型圖 2
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(guò)更換端拾器來(lái)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(chē)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(shì)如表 1 所示。
表 1 自動(dòng)線與手工線對(duì)比
序號(hào) 內(nèi)容 傳統(tǒng)手工生產(chǎn)線 自動(dòng)化生產(chǎn)線 備注
1 沖次(每分鐘) 3.5 7~10 提高 100%
2 人數(shù) 72 24 節(jié)省 48 人
3 年產(chǎn)量(萬(wàn)沖次) 119 238 產(chǎn)量提高 100%
3 結(jié)束語(yǔ)
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(jìng)爭(zhēng)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(guò)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(zhǎng)時(shí)間保持工作的穩(wěn)定性和安全性
通過(guò)更換端拾器和機(jī)器人程序簡(jiǎn)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(jìng)爭(zhēng)力提升提供了有力支持,核心競(jìng)爭(zhēng)力的提升在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的汽車(chē)零部件行業(yè)中尤為重要。
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