高速沖壓自動化送料線的發(fā)展趨勢

文/張德合·濟南方德自動化設備股份有限公司

高速沖壓自動化送料線的發(fā)展趨勢

文/張德合·濟南方德自動化設備股份有限公司

沖壓作為汽車四大工藝之首，如何高效率、高質(zhì)量、低成本生產(chǎn)是汽車行業(yè)遭受發(fā)展瓶頸之后所要解決的一個重大問題。汽車行業(yè)競爭加劇，讓汽車生產(chǎn)商感受到了前所未有的成本壓力，沖壓件的自動化生產(chǎn)是解決問題的關鍵。在沖壓自動化日漸普及的今天，如何選擇自動化送料方式是新生產(chǎn)線規(guī)劃初期必須要做出的選擇。

沖壓傳輸機構(gòu)的形式差異造成了目前沖壓自動線不同形式的主要區(qū)別。20世紀末廣泛使用的簡易型機械手結(jié)構(gòu)目前已經(jīng)被逐步淘汰，取而代之的是高速、穩(wěn)定的單臂或雙臂橫桿式傳送機構(gòu)。瑞士Gudel的Robobeam、德國MW的Speedbar以及日本Komatsu的H-TL系統(tǒng)中的傳輸機構(gòu)均是現(xiàn)今高速沖壓自動線傳輸機構(gòu)的典型代表，同時國內(nèi)自動化企業(yè)也開始了對高速沖壓的研發(fā)。

沖壓自動線的主要形式

目前沖壓自動線的形式主要有以下幾種：

⑴“普通壓力機+機器人傳輸”形式。機器人傳輸形式柔性高，使用方便且成本較低，但穩(wěn)定性較差，速度相對較慢，不適合大批量高速生產(chǎn)，不在高速沖壓之列，本文不再探討。

⑵“高速壓力機+單臂機械手”傳輸形式。單臂機械手傳輸形式由于成本相對較低、具有一定的靈活性，適于在工件40kg以下的情況下使用。

⑶“高速壓力機+雙臂機械手”傳輸形式。橫桿式傳輸形式具有高速、高穩(wěn)定性等特點，適于在大型覆蓋件的生產(chǎn)中應用。

⑷“多工位壓力機+三坐標伺服送料”傳輸形式。多工位送料系統(tǒng)是目前中小型沖壓件沖壓效率最高的生產(chǎn)模式。

“高速壓力機+單臂機械手”傳輸形式

單臂機械手有穿梭式和旋轉(zhuǎn)式兩種。

⑴穿梭式單機械手臂如圖1所示。根據(jù)速度、柔性要求的不同，分為三軸（一級伸縮，兩倍速送料）、四軸（二級伸縮，四倍速送料）、五軸（增加前端旋轉(zhuǎn)）。

組線特點：簡單、經(jīng)濟、高效，適合中批量、大批量生產(chǎn)，壓力機間距5～8m，8～13件/分鐘，要求滑塊安全打開空間300mm。

圖1 穿梭式單機械手臂

⑵旋轉(zhuǎn)式機械手臂如圖2所示。根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向的不同，分為水平旋轉(zhuǎn)和立面旋轉(zhuǎn)兩種。由三個直線軸、三個旋轉(zhuǎn)軸組成，能夠?qū)崿F(xiàn)板料平移。

組線特點：靈活、高效、成本較高，適合大批量生產(chǎn)，工件重量40kg以下；壓力機間距6～6.5m，11～14件/分鐘，要求滑塊安全打開空間為400mm。

“高速壓力機+雙臂機械手”傳輸形式

圖2 旋轉(zhuǎn)式機械手臂

圖3 高速壓力機+雙臂機械手模式

圖3為六軸結(jié)構(gòu)，四個直線軸（2個水平向，2個垂直向），兩個旋轉(zhuǎn)軸（橫向旋轉(zhuǎn)90°)。

組線特點：靈活、高效、成本較高，適合大批量生產(chǎn)，工件重量60kg以下；壓力機間距5～6m，12～18件/分鐘，要求滑塊安全打開空間300mm，要求同步控制組線壓機，壓力機處于連續(xù)工作模式。如果采用伺服壓力機，可以實現(xiàn)壓力機與自動化的無縫對接。

“多工位壓力機+三坐標伺服送料”傳輸形式

多工位生產(chǎn)線傳輸方式已經(jīng)由原來的機械式傳輸演變?yōu)榻裉斓碾娮涌刂剖絺鬏敚w結(jié)構(gòu)也由單一的單滑塊發(fā)展為單滑塊、多滑塊并存，控制模式及生產(chǎn)效率突飛猛進，已成為將來中小件生產(chǎn)的最終發(fā)展趨勢。按照安裝方式的不同，分為上掛式、下傳動式。

上掛式傳動裝置（圖4）安裝在立柱兩側(cè)面，所占外圍空間大，易維修。生產(chǎn)效率為15～32件/分鐘，適于800t以下多工位壓力機在連續(xù)模式下生產(chǎn)，通過電子凸輪實現(xiàn)壓力機與三坐標送料的協(xié)調(diào)運動。

下傳動式傳動裝置（圖5）安裝在底座基面上，前后兩個立柱之間，所占空間小。生產(chǎn)效率為15～28件/分鐘，適于大型多工位壓力機在連續(xù)模式下生產(chǎn)，通過電子凸輪實現(xiàn)壓力機與三坐標送料的協(xié)調(diào)運動。

在送料方向上，通過直線電機驅(qū)動橫桿上面的滑板，可以大幅度減少傳動部件及重量，送料速度實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。另外通過橫桿自動更換系統(tǒng)，可以在更換模具的同時快速自動更換橫桿。

圖4 上掛式傳動裝置

圖5 下傳動式傳動裝置

高速沖壓生產(chǎn)線選型原則

沖壓自動化線采用什么形式，取決于需要生產(chǎn)的沖壓件的種類及產(chǎn)量。多品種小批量，通常采用機器人線；而大批量的中件適合采用單臂機械手高速沖壓自動線；而少品種大批量的大件適合采用單臂或雙臂機械手高速沖壓自動線；而對于中小件的大批量專業(yè)化生產(chǎn)，則采用多工位送料生產(chǎn)模式。

另外，同步技術的使用也是高速自動化沖壓效率提高的助推劑，對提升生產(chǎn)節(jié)拍有著重要的意義。

同步技術是指生產(chǎn)過程中，壓機采用“連續(xù)”運行模式，通過精確的計算，讓上下料手和壓機滑塊“同步”啟動，下料手在滑塊回程上行到一定角度（回到上死點前）后便開始取件，上料手在滑塊下行到一定角度前完成送件，在保證整個過程不出現(xiàn)干涉的情況下完成取送件動作。同時為了保證下料手在完成取件后有足夠的時間將工件送入下道工序，相鄰兩臺壓機在滑塊運動過程中始終保持合理的相位差，從而讓上下料手可以工作的周期相對加長，從而提高效率。而伺服壓力機的應用使得同步技術的實現(xiàn)更加方便。

結(jié)束語

高速沖壓自動線形式多樣而復雜，怎樣實現(xiàn)自動化送料取決于沖壓件的生產(chǎn)數(shù)量及壓力機形式。本文主要從規(guī)劃方向的角度，重點說明高速沖壓自動線的選擇原則。隨著自動化技術的不斷發(fā)展，必然導致沖壓自動線出現(xiàn)越來越高效的生產(chǎn)模式。