沖壓線自動(dòng)化系統(tǒng)由拆垛小車、自動(dòng)分張裝置、料高/末料/雙料自動(dòng)檢測裝置、板料輸送/過渡/線尾輸送皮帶、清洗機(jī)、涂油機(jī)、對(duì)中裝置、機(jī)器人及抓取機(jī)構(gòu)（端拾器）、控制系統(tǒng)等組成。本文通過此項(xiàng)目簡述了連續(xù)沖壓線對(duì)壓力機(jī)的要求，并對(duì)部分自動(dòng)化設(shè)備規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的問題進(jìn)行分析。壓力機(jī)需要具備的條件
作為國內(nèi)第一條采用機(jī)器人上下料的連續(xù)沖壓線，壓力機(jī)除了要加大主電機(jī)功率，以滿足低轉(zhuǎn)速下的沖壓能量要求外，還需要滿足以下要求。⑴對(duì)于工作臺(tái)面達(dá)到5000mm×2600mm 的壓力機(jī)，為了給上下料機(jī)器人足夠的空間取放件，要求線首多連桿壓力機(jī)滑塊行程≥1400mm，其余壓力機(jī)滑塊行程≥1200mm。⑵壓力機(jī)需要增加Simotion 同步控制器。同步控制器需保持壓力機(jī)運(yùn)行速度以及各壓力機(jī)間相位差恒定，同步精度控制在±5 度以內(nèi)，整線運(yùn)行速度，以及各壓力機(jī)間相位差數(shù)值可調(diào)，由自動(dòng)化上下料設(shè)備給定。⑶壓力機(jī)同步控制器Simotion 通過Profinet 與自動(dòng)化整線控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，實(shí)現(xiàn)以下數(shù)據(jù)傳輸及格式要求。Simotion 向自動(dòng)化控制器發(fā)送虛擬軸角度和速度，以及壓力機(jī)實(shí)時(shí)角度和速度，Simotion 發(fā)給自動(dòng)化控制器的速度信號(hào)需精確到小數(shù)點(diǎn)后三位，Simotion 發(fā)給ABB 系統(tǒng)的壓力機(jī)位置信號(hào)需精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，Simotion 同時(shí)接收自動(dòng)化控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)。⑷急停時(shí)，壓力機(jī)滑塊會(huì)有一定的制動(dòng)距離，為了避免機(jī)器人與壓力機(jī)滑塊碰撞，在機(jī)器人與壓力機(jī)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(jī)器人與壓力機(jī)滑塊間的安全余量，一般對(duì)壓力機(jī)制動(dòng)角度要求如表1 所示。
⑸壓力機(jī)PLC 通過Profinet 與自動(dòng)化整線控制器進(jìn)行通訊(與斷續(xù)線通訊方式一樣，交換信息有所增加)。⑹自動(dòng)化設(shè)備需要單獨(dú)獲取壓力機(jī)滑塊位置信息，因此壓力機(jī)需預(yù)留一個(gè)滑塊位置編碼器輸出軸，給自動(dòng)化安裝編碼器使用。⑺壓力機(jī)需具備斷續(xù)、連續(xù)兩種生產(chǎn)模式，并易于切換。
自動(dòng)分張系統(tǒng)
自動(dòng)分張系統(tǒng)(圖1)由兩個(gè)升降式拆垛小車和自動(dòng)分張器組成，二者配合拆垛機(jī)器人將垛料一張張生產(chǎn)切換時(shí)自動(dòng)調(diào)用。
⑷拆垛小車臺(tái)面上配置末料檢測裝置，當(dāng)托盤空置后，機(jī)器人自動(dòng)轉(zhuǎn)向另一個(gè)拆垛小車拆垛。此時(shí)系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)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(dòng)移出工作區(qū)到達(dá)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(shí)，光柵失效。⑸每個(gè)拆垛工位各配有1套垛料分張裝置（圖2），分開放在進(jìn)料皮帶機(jī)上，送至壓力機(jī)進(jìn)行沖壓。
⑴本項(xiàng)目拆垛小車需滿足最大板料的生產(chǎn)，臺(tái)面尺寸4500mm×2400mm，載重12t。兩臺(tái)拆垛小車分別布置在兩平行軌道上，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，變頻器控制速度，在上料工位和拆垛工位間移動(dòng)。兩臺(tái)小車交替工作，一臺(tái)小車拆垛完成后自動(dòng)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(guān)，防止到位時(shí)工作臺(tái)竄動(dòng)。⑵拆垛小車上配備垛料提升機(jī)構(gòu)，提升機(jī)構(gòu)采用剪刀支撐結(jié)構(gòu)。小車上的料垛高度由對(duì)射式光電傳感器檢測，在拆垛過程中，當(dāng)傳感器感應(yīng)到垛料的高度降低時(shí)，提升機(jī)構(gòu)自動(dòng)將料垛提升至拆垛工作高度。⑶拆垛小車臺(tái)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(jù)生產(chǎn)線所有的料架規(guī)格來設(shè)計(jì)，以適應(yīng)所有托盤的定位。另外針對(duì)無托盤的料垛，拆垛小車配置了激光輔助定位裝置，針對(duì)各個(gè)不同的零件，系統(tǒng)將保存激光定位的參數(shù)，并在布局為前8 后8，分張裝置安裝在導(dǎo)軌上，并整體固定在地面的框架上，分別由各自的氣缸驅(qū)動(dòng)。上料時(shí)，分張頭退回到拆垛小車移動(dòng)范圍外，不會(huì)與移動(dòng)的拆垛小車發(fā)生干涉。當(dāng)拆垛小車完成上料到達(dá)拆垛位置后，氣缸驅(qū)動(dòng)磁力分張頭向垛料移動(dòng)直至貼緊垛料。⑹分張頭能夠根據(jù)板料形狀，自動(dòng)調(diào)整角度貼合垛料，角度調(diào)整范圍為0°～30°。針對(duì)鐵磁性的板料，根據(jù)磁性同性相斥原理，采用強(qiáng)力磁鐵分張，強(qiáng)力磁鐵安裝在分張裝置內(nèi)部，具備氣動(dòng)脫離功能；對(duì)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(cè)，采用氣刀分張時(shí)對(duì)氣壓及流量有較大需求，需提供增壓設(shè)備和儲(chǔ)氣裝置，一般要求氣壓≥0.8MPa，儲(chǔ)氣裝置容量需根據(jù)氣刀數(shù)量、工作節(jié)拍、吹氣時(shí)間計(jì)算，例如本項(xiàng)目，計(jì)算結(jié)果需要儲(chǔ)氣罐容量為1.5m3，具體參數(shù)見表2。
拆垛端拾器
拆垛機(jī)器人抓取板料的工具即為拆垛端拾器，傳統(tǒng)的沖壓線拆垛機(jī)器人都只配備一套通用的拆垛端拾器，本項(xiàng)目產(chǎn)品毛坯復(fù)雜多樣，1 套端拾器難以滿足全部產(chǎn)品的生產(chǎn)。
