自動化沖壓線機械手端拾器磁性吸盤的應(yīng)用

文／李成，梅曾輝，陶忠平，艾衛(wèi)東·江鈴汽車股份有限公司

隨著自動化程度越來越高，之前自動化線主要生產(chǎn)外覆蓋件產(chǎn)品，如今門內(nèi)板件、門框件、結(jié)構(gòu)件等非外覆蓋件也逐漸普及實行沖壓自動化生產(chǎn)。但這些非外覆蓋件在機械手端拾器抓取、傳輸過程中，由于其產(chǎn)品工藝面布局真空吸盤的面積比率低，該類產(chǎn)品工藝和模具設(shè)計時，不能合理兼顧機械手自動更換和吸盤布局面設(shè)計問題，存在抓取過程中掉料導(dǎo)致停機、產(chǎn)品報廢、掉料產(chǎn)品堵塞廢料坑等問題。該類問題不僅制約了整線生產(chǎn)節(jié)拍，也存在很大的不確定因素。

非外覆蓋件沖壓自動化生產(chǎn)現(xiàn)狀

圖1 為SUV 車型尾門內(nèi)板產(chǎn)品數(shù)模圖，由于該產(chǎn)品工藝結(jié)構(gòu)、模具設(shè)計時，機械手端拾器設(shè)計布局未兼顧設(shè)備端拾器枝干縱向高度(H ≤300mm)門柱限制規(guī)范要求，導(dǎo)致機械手端拾器自動更換與門立柱干涉(圖2)，存在端拾器枝干與門立柱撞擊的安全風險，故只能采取停機手動裝拆更換，每次手動裝拆需耗時28 分鐘；同時尾門內(nèi)部產(chǎn)品工藝面真空吸盤覆蓋面積比率低，生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)真空吸盤抓取掉料問題，停機調(diào)整處理需耗時25 分鐘；制約著整線生產(chǎn)效率，而且浪費能源。

機械手端拾器磁性吸盤的應(yīng)用分析

磁性吸盤結(jié)構(gòu)包括：⑴夾式摩擦墊圈，可用于快速更換。⑵鋁制殼身。⑶安裝連接螺紋孔。⑷永磁部件。⑸頂部自帶標準螺紋孔。磁性吸盤應(yīng)用范圍：⑴搬運多孔金屬板、復(fù)雜幾何形狀的激光切割件。⑵搬運磁性工件。

磁性吸盤工作原理(圖3)：⑴依靠氣源推動永磁部件運動。⑵氣源推動永磁部件向下運動，此時為吸取狀態(tài)。⑶氣源推動永磁部件向上運動，此時為釋放狀態(tài)。⑷氣壓要求：3.5 ～6 個大氣壓可以實現(xiàn)磁力有無的快速切換。

端拾器自動更換干涉解決方案

為解決上述問題，本文提供自動化沖壓線機械手端拾器采用磁性吸盤的應(yīng)用方式，以解決非外覆蓋件因產(chǎn)品工藝、模具設(shè)計不合理，導(dǎo)致機械手自動更換時干涉和真空吸盤抓取掉件問題，具體方案如下：

⑴根據(jù)數(shù)模分析，將橫桿抓料位置高度往下調(diào)，該步驟可降低端拾器枝干縱向高度H。⑵數(shù)模中分析找出尾門內(nèi)外板型面可布置端拾器吸盤區(qū)域，并且自動更換時不會與門柱干涉；該分析步驟為了找出不會產(chǎn)生端拾器與門立柱干涉的吸盤布置位置。⑶按照設(shè)備自動化規(guī)范的要求，分析吸盤布置的位置及吸盤的種類，找出需要的吸盤以及匹配的連接桿。⑷采用磁性吸盤替代真空吸盤不適合布置的產(chǎn)品位置區(qū)域。⑸改造機械手橫桿兩端壓縮氣源接頭，讓磁性吸盤采取兩組氣源連接方式，使磁性吸盤能與橫桿兩端壓縮氣源匹配連接。⑹設(shè)定壓力機夾爪參數(shù)，在壓力機控制功能界面的真空吸盤、工件搬送設(shè)定選項里進行夾爪吸盤開始角度及結(jié)束角度的設(shè)定，角度設(shè)定范圍： 0°～359°(精確到1 °) 。

端拾器自動更換干涉問題的解決方式

下面結(jié)合分析方案，對解決方式進行說明：⑴將橫桿抓料位置高度往下調(diào)，最小距離需滿足橫桿下表面離下模型面最高點50mm。⑵找出尾門內(nèi)外板型面可布置端拾器吸盤區(qū)域并且自動更換時不會與門柱干涉(圖4)。⑶按照設(shè)備要求的自動化工具，找出需要的吸盤以及匹配的連接桿。⑷因沖壓自動化線吸盤普遍采用真空泵設(shè)備利用文丘里原理輸出一路真空氣源；以往磁性吸盤只接一路，通過壓力差來驅(qū)動永磁鐵運動，建立磁力時只有一個大氣壓；釋放磁力時由于與真空吸盤并聯(lián)從而輸入磁力吸盤的氣壓并不高，從而磁鐵運動慢，磁性吸盤釋放零件緩慢，有帶件的現(xiàn)象，使用效果不佳；故需改造機械手橫桿兩端壓縮氣源接頭，讓磁性吸盤采取兩組氣源連接方式，使磁性吸盤能與橫桿兩端壓縮氣源匹配連接(圖5)。⑸通過調(diào)整端拾器磁性吸盤+小型號真空吸盤方式，設(shè)定開啟使用橫桿兩端壓縮氣源，并設(shè)置夾爪角度功能，壓縮氣源夾爪角度設(shè)置比真空氣源角度提前5°(圖6)。

結(jié)束語

本文結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實例，通過采用磁性吸盤以及對應(yīng)整改等措施，機械手采用磁性吸盤搬運工件，單獨連接橫桿兩端壓縮氣源，能夠很穩(wěn)定地搬運多孔、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的非外覆蓋件，吸盤布置位置也可以有更多選擇，有效地解決了尾門內(nèi)外板自動裝拆模機械手端拾器與門立柱干涉問題；并將該應(yīng)用方案推廣至解決門內(nèi)板件、門框件、結(jié)構(gòu)件等非外覆蓋件在機械手搬運過程中的掉件問題，取得顯著成效，提升了生產(chǎn)效率，節(jié)省了能耗。