沖壓線自動化系統由拆垛小車、自動分張裝置、料高/末料/雙料自動檢測裝置、板料輸送/過渡/線尾輸送皮帶、清洗機、涂油機、對中裝置、機器人及抓取機構(端拾器)、控制系統等組成。本文通過此項目簡述了連續沖壓線對壓力機的要求,并對部分自動化設備規劃設計時需要考慮的問題進行分析。壓力機需要具備的條件
作為國內第一條采用機器人上下料的連續沖壓線,壓力機除了要加大主電機功率,以滿足低轉速下的沖壓能量要求外,還需要滿足以下要求。⑴對于工作臺面達到5000mm×2600mm 的壓力機,為了給上下料機器人足夠的空間取放件,要求線首多連桿壓力機滑塊行程≥1400mm,其余壓力機滑塊行程≥1200mm。⑵壓力機需要增加Simotion 同步控制器。同步控制器需保持壓力機運行速度以及各壓力機間相位差恒定,同步精度控制在±5 度以內,整線運行速度,以及各壓力機間相位差數值可調,由自動化上下料設備給定。⑶壓力機同步控制器Simotion 通過Profinet 與自動化整線控制器進行實時通訊,實現以下數據傳輸及格式要求。Simotion 向自動化控制器發送虛擬軸角度和速度,以及壓力機實時角度和速度,Simotion 發給自動化控制器的速度信號需精確到小數點后三位,Simotion 發給ABB 系統的壓力機位置信號需精確到小數點后一位,Simotion 同時接收自動化控制器發送的數據。⑷急停時,壓力機滑塊會有一定的制動距離,為了避免機器人與壓力機滑塊碰撞,在機器人與壓力機滑塊間須留有一定的安全距離。為了提高整線速度,需要盡量減小上下料機器人與壓力機滑塊間的安全余量,一般對壓力機制動角度要求如表1 所示。
⑸壓力機PLC 通過Profinet 與自動化整線控制器進行通訊(與斷續線通訊方式一樣,交換信息有所增加)。⑹自動化設備需要單獨獲取壓力機滑塊位置信息,因此壓力機需預留一個滑塊位置編碼器輸出軸,給自動化安裝編碼器使用。⑺壓力機需具備斷續、連續兩種生產模式,并易于切換。
自動分張系統
自動分張系統(圖1)由兩個升降式拆垛小車和自動分張器組成,二者配合拆垛機器人將垛料一張張生產切換時自動調用。
⑷拆垛小車臺面上配置末料檢測裝置,當托盤空置后,機器人自動轉向另一個拆垛小車拆垛。此時系統發出聲光報警提示操作員更換材料。操作員按下按鈕通知PLC,拆垛小車就自動移出工作區到達指定上料位置,操作員卸載空托盤并上載有板料的托盤。拆垛小車穿過光柵時,光柵失效。⑸每個拆垛工位各配有1套垛料分張裝置(圖2),分開放在進料皮帶機上,送至壓力機進行沖壓。
⑴本項目拆垛小車需滿足最大板料的生產,臺面尺寸4500mm×2400mm,載重12t。兩臺拆垛小車分別布置在兩平行軌道上,由電機驅動,變頻器控制速度,在上料工位和拆垛工位間移動。兩臺小車交替工作,一臺小車拆垛完成后自動返回上料工位,人工上料后開回拆垛工位。拆垛小車需配備到位停止限位開關,防止到位時工作臺竄動。⑵拆垛小車上配備垛料提升機構,提升機構采用剪刀支撐結構。小車上的料垛高度由對射式光電傳感器檢測,在拆垛過程中,當傳感器感應到垛料的高度降低時,提升機構自動將料垛提升至拆垛工作高度。⑶拆垛小車臺面上需配置定位裝置。定位裝置可以快速拆下并安裝到其他位置,定位裝置和定位孔將根據生產線所有的料架規格來設計,以適應所有托盤的定位。另外針對無托盤的料垛,拆垛小車配置了激光輔助定位裝置,針對各個不同的零件,系統將保存激光定位的參數,并在布局為前8 后8,分張裝置安裝在導軌上,并整體固定在地面的框架上,分別由各自的氣缸驅動。上料時,分張頭退回到拆垛小車移動范圍外,不會與移動的拆垛小車發生干涉。當拆垛小車完成上料到達拆垛位置后,氣缸驅動磁力分張頭向垛料移動直至貼緊垛料。⑹分張頭能夠根據板料形狀,自動調整角度貼合垛料,角度調整范圍為0°~30°。針對鐵磁性的板料,根據磁性同性相斥原理,采用強力磁鐵分張,強力磁鐵安裝在分張裝置內部,具備氣動脫離功能;對于非鐵磁性板料(如鋁板、304 不銹鋼等),采用氣刀吹氣分張方式,氣刀安裝在分張頭兩側,采用氣刀分張時對氣壓及流量有較大需求,需提供增壓設備和儲氣裝置,一般要求氣壓≥0.8MPa,儲氣裝置容量需根據氣刀數量、工作節拍、吹氣時間計算,例如本項目,計算結果需要儲氣罐容量為1.5m3,具體參數見表2。
拆垛端拾器
拆垛機器人抓取板料的工具即為拆垛端拾器,傳統的沖壓線拆垛機器人都只配備一套通用的拆垛端拾器,本項目產品毛坯復雜多樣,1 套端拾器難以滿足全部產品的生產。