機(jī)械手抓取與檢測(cè)板件系統(tǒng)的改進(jìn)

摘要：闡述了在汽車制造沖壓工藝中，當(dāng)機(jī)械手為壓力機(jī)自動(dòng)化上下料時(shí)，對(duì)自動(dòng)抓取和檢測(cè)板件系統(tǒng)的一種技術(shù)改進(jìn)，針對(duì)設(shè)備現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究，基于現(xiàn)場(chǎng)綜合需求對(duì)真空發(fā)生器和負(fù)壓真空度檢測(cè)進(jìn)行調(diào)試實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。通過(guò)本文介紹可以為氣動(dòng)技術(shù)類搬運(yùn)設(shè)備的改進(jìn)、維護(hù)保養(yǎng)等提供思路和幫助。

關(guān)鍵詞： 機(jī)械手、抓取與檢測(cè)板件、真空發(fā)生器、負(fù)壓真空度

1? 前言

汽車制造沖壓工藝是由壓力機(jī)帶動(dòng)模具對(duì)板件進(jìn)行沖壓作業(yè)，常見(jiàn)模具設(shè)計(jì)決定每一板件從開(kāi)始到成型一般要經(jīng)過(guò)四到六次沖壓，所以常見(jiàn)的生產(chǎn)線是由多臺(tái)壓力機(jī)以串聯(lián)方式組成，板件按照工藝順序依次經(jīng)過(guò)各臺(tái)壓力機(jī)。早期是靠人工在各臺(tái)壓力機(jī)之間上下料，后來(lái)隨著工業(yè)機(jī)器人的普及和以GUDEL品牌機(jī)械手為代表的自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)，逐步取代了人工上下料，大大提升了安全保障和生產(chǎn)效率;

基于此，這些自動(dòng)化上下料設(shè)備需要完成對(duì)板件的自動(dòng)抓取和檢測(cè)，抓取技術(shù)較常見(jiàn)的是用氣動(dòng)系統(tǒng)，此外還有電磁吸附技術(shù)等;檢測(cè)技術(shù)較常見(jiàn)的有電磁開(kāi)關(guān)接觸板件來(lái)完成，或利用氣動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)壓真空度檢測(cè)等。本文主要以GUDEL品牌單臂機(jī)械手為例，介紹關(guān)于抓取和檢測(cè)系統(tǒng)基于現(xiàn)場(chǎng)綜合需求的一種技術(shù)改進(jìn)。

2改進(jìn)前設(shè)計(jì)原理及缺陷

改進(jìn)前抓取原理為：抓取工具稱為端拾器，由鋁合金桿和氣管、吸盤等組成，由統(tǒng)一的電磁閥組和多個(gè)真空發(fā)生器分散在每一吸盤處形成真空以抓取板件;檢測(cè)原理為：電磁開(kāi)關(guān)置于端拾器上，隨著端拾器吸放板件以接觸和脫離板件的方式進(jìn)行檢測(cè)。

2.1抓取系統(tǒng)分析

機(jī)械手接近抓料點(diǎn)時(shí)吸氣，吸附并檢測(cè)到板件后搬運(yùn)到放料點(diǎn)，放氣后得到無(wú)板件信號(hào)返回原點(diǎn)，依次循環(huán)。用PLC控制電磁閥組根據(jù)伯努利氣動(dòng)原理完成吸放氣。吸放功能要靠多組氣路，比較復(fù)雜。

2.2檢測(cè)系統(tǒng)分析

汽車板件有多種，如頂蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋等，所以端拾器也對(duì)應(yīng)多種，每生產(chǎn)完一種板件，更換模具同時(shí)還需要更換端拾器以生產(chǎn)下一種。機(jī)械手本體有供端拾器拔插的公用底座，檢測(cè)板件的電磁開(kāi)關(guān)位于端拾器上，其信號(hào)線路跟隨端拾器與底座間拔插，不可避免有過(guò)度接頭。在上下料過(guò)程中如該信號(hào)出現(xiàn)異常，機(jī)械手會(huì)馬上報(bào)警并停線。

2.3兩套系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷總結(jié)

1.分散式真空發(fā)生器邏輯復(fù)雜，數(shù)量多，結(jié)構(gòu)易損，電氣路需到末端，需隨機(jī)械手旋轉(zhuǎn)，配套件多。主要有密封圈、接頭、線束、拖鏈、固定板等，大端拾器吸盤多時(shí)尤為明顯。

2.長(zhǎng)期操作導(dǎo)致過(guò)度接頭接觸不良，故障率高，經(jīng)常需要人工盯線以防止壓壞設(shè)備或模具等，容易造成人員疲勞。

3抓取系統(tǒng)改進(jìn)過(guò)程

硬件方面采用簡(jiǎn)捷邏輯，氣源不經(jīng)電磁閥組直接供給真空發(fā)生器進(jìn)氣口，出氣口用一根氣管到底，吸放功能都集成到該氣管上。末端連接吸盤用普通鋁塊即可，氣路供所有吸盤共用。電氣接線方面根據(jù)吸放邏輯簡(jiǎn)化24V控制線路。程序方面根據(jù)信號(hào)變化修改，吸件信號(hào)用功能塊圖取反，放件信號(hào)增加TOF指令等。

改進(jìn)后抓取板件靈敏度提高，沖壓工藝重復(fù)定位精度高，接觸位置一般不發(fā)生變化，一次性調(diào)試成功可持續(xù)使用，并能及時(shí)獲悉吸盤破損。

4檢測(cè)系統(tǒng)改進(jìn)過(guò)程

硬件方面拆除原檢測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)吸盤接觸到板件時(shí)真空度達(dá)到設(shè)置值時(shí)信號(hào)產(chǎn)生，相當(dāng)于電磁開(kāi)關(guān)接觸并檢測(cè)到有板件;當(dāng)吸盤釋放板件后真空度下降，相當(dāng)于電磁開(kāi)關(guān)脫離板件并檢測(cè)到信號(hào)變化。

設(shè)置真空度檢測(cè)值時(shí)需兼顧多個(gè)工藝點(diǎn)，不能過(guò)高或過(guò)低。滿足全部工藝點(diǎn)的條件主要有：1、工廠氣壓無(wú)大波動(dòng);2、負(fù)載無(wú)漏氣;3、負(fù)壓檢測(cè)設(shè)置為0.5-0.6bar;4、遲滯設(shè)置為最小;5、氣路無(wú)堵塞;6、其他。

綜上所述，本改進(jìn)刪繁就簡(jiǎn)、安全實(shí)用，降低維護(hù)成本每年5萬(wàn)元左右，是基于現(xiàn)場(chǎng)綜合需求技術(shù)改進(jìn)比較成功的范例。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李新德.氣動(dòng)元件與系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2015.

[2] 王春生.沖壓工藝設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展[J].機(jī)械工人（熱加工），2006.

作者簡(jiǎn)介：

夏傳江（1987～）男，山東臨沂人;東北林業(yè)大學(xué)，自動(dòng)化專業(yè);上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司制造科沖壓設(shè)備工程師;研究方向：機(jī)電一體化。