淺談村田機(jī)械的鈑金自動化在各加工領(lǐng)域中的運(yùn)用案例

文／張哲煒·村田機(jī)械(上海)有限公司

隨著機(jī)械自動化、工廠無人化和信息化技術(shù)的普及，各行各業(yè)都在進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級換代。無人超市、機(jī)器人酒店、自動駕駛的軌道交通、神舟十二號上的可移動機(jī)器臂手，種種跡象都在表明，自動化、信息化的時(shí)代已經(jīng)到來。面對時(shí)代的改變，村田機(jī)械也在不斷的進(jìn)步，致力于為客戶提供更加多元化、無人化、高效化的鈑金柔性自動化加工線提案。

目前國內(nèi)的大部分鈑金廠面臨的幾個(gè)比較重要的問題：①車間人員流動性大。②技術(shù)工人經(jīng)驗(yàn)不足。③舊設(shè)備需要更新?lián)Q代。針對以上這些問題，村田機(jī)械從操作系統(tǒng)的智能化到控制系統(tǒng)的升級優(yōu)化再到舊設(shè)備的自動化改造，制定了多種自動化加工線方案同時(shí)應(yīng)對來解決工廠面臨的種種問題。

數(shù)控沖床·自動上下料單元

圖1、圖2所示的鈑金自動化加工線是由數(shù)控沖床+自動化上下料單元構(gòu)成的，可以實(shí)現(xiàn)板材無人化自動加工。這種加工線主要針對于工廠可使用面積小、現(xiàn)有村田設(shè)備的自動化改造、加工產(chǎn)品種類多的客戶群體。其中它的獨(dú)特之處還是在于運(yùn)行方式的多樣性，以及板材在循環(huán)加工時(shí)，所需要的內(nèi)循環(huán)節(jié)拍時(shí)間最低可以精準(zhǔn)地控制在25秒。

圖1 數(shù)控沖床·自動上下料單元

圖2 數(shù)控沖床·自動上下料單元空間示意圖

運(yùn)行方式主要分為：①全自動運(yùn)行模式：真正無人化加工3噸的材料，加工完畢后，通過叉車/行車將加工好的產(chǎn)品拖走即可。不但解決了人工上下料的時(shí)間，更是大大提高了設(shè)備本身的使用效率。對于部分較急的板材，可以通過機(jī)械手下料去進(jìn)行后續(xù)工件的處理，比如：折彎、噴涂、激光加工等。無需等待3噸的板材加工完畢即可處理后續(xù)加工，大大節(jié)約時(shí)間成本。②半自動運(yùn)行模式：當(dāng)對套料板材進(jìn)行加工時(shí)，操作人員可以馬上進(jìn)行分揀。機(jī)床在右側(cè)進(jìn)行工作，操作人員可以在左側(cè)進(jìn)行分揀。當(dāng)沖床的板材不需要馬上進(jìn)行處理時(shí)，可以進(jìn)行人工上料，自動下料。當(dāng)全部板材加工完畢時(shí)，可一起隨木托盤拖出，繼而進(jìn)行后續(xù)部分的加工處理。③沖床單機(jī)運(yùn)行：當(dāng)不需要自動上下料部分工作時(shí)，數(shù)控沖床可單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，兩者互不影響、互不干涉、各司其職。

數(shù)控沖床·自動化立體料庫·自動折彎單元

圖3、圖4所示為數(shù)控沖床+自動化立體料庫+自動折彎單元的鈑金柔性自動化加工線，單張內(nèi)循環(huán)節(jié)拍最低25秒。此方案大大降低了“人”在生產(chǎn)中所扮演的角色，提高了自動化工廠的可視性，降低人工成本的同時(shí)又提高了生產(chǎn)效率，最終達(dá)到了節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間、增加產(chǎn)品收益的目的。該方案也在殼體、柜體加工、電梯行業(yè)、醫(yī)療器械行業(yè)、辦公家具行業(yè)等一系列行業(yè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

圖3 數(shù)控沖床·自動化立體料庫·自動折彎單元

圖4 數(shù)控沖床·自動化立體料庫·自動折彎單元空間示意圖

為了能夠應(yīng)對各種加工情況的發(fā)生，此方案的運(yùn)行模式也是多樣、靈活的。①全自動模式：取料→沖床加工→自動折彎→碼垛，當(dāng)折彎好的工件碼垛到一定數(shù)量時(shí)工人可自行取走。當(dāng)工件無需進(jìn)行折彎工序、沖床工作節(jié)拍與自動折彎節(jié)拍時(shí)間不相匹配、沖床料庫發(fā)生短暫性故障時(shí)，沖床和料庫也可作為獨(dú)立的單元進(jìn)行工作。②半自動模式：當(dāng)有少量緊急工件需要沖折加工時(shí)，操作人員可以手動上料并定位加工。沖床加工完畢后，板材通過夾鉗裝置直接拉到后方的自動折彎單元進(jìn)行加工。在要對立體料庫的材料進(jìn)行緊急部品加工，大板套料加工后馬上進(jìn)行人工分揀或折彎單元發(fā)生故障時(shí)，均可以使用半自動模式。對于特殊的網(wǎng)孔板等加工時(shí)，可以采用工作人員手動上料、加工完畢后由夾鉗下料裝置進(jìn)行自動下料，這時(shí)既可手動出庫，也可自動回庫。③單體運(yùn)行模式：數(shù)控沖床、折彎機(jī)器人單元也可以作為一個(gè)獨(dú)立的單元進(jìn)行加工運(yùn)行。

從整體來看，此條鈑金自動化生產(chǎn)線運(yùn)行的多樣性，既能滿足生產(chǎn)者的不同需求，又能實(shí)現(xiàn)設(shè)備利用的最大化。從局部來看，每一個(gè)部分都能很好的獨(dú)立進(jìn)行運(yùn)作，能夠靈活的調(diào)節(jié)生產(chǎn)、應(yīng)對突發(fā)性問題，最大程度的降低損失，將生產(chǎn)效率控制在可操控范圍內(nèi)，從而使車間能夠穩(wěn)定有序地進(jìn)行生產(chǎn)。

村田機(jī)械鈑金柔性沖床自動化加工線的實(shí)際應(yīng)用案例

圖5、圖6、圖7、圖8所示的鈑金自動化加工線是由數(shù)控沖床+自動化立體料庫／自動化上下料單元構(gòu)成的。這種加工線大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約人工成本。在以往的單體加工中，大板加工時(shí)往往需要兩個(gè)人來共同完成板材的上料、加工、下料。不僅使人工成本上升，還大大降低了使用效率。為了解決這一問題，村田機(jī)械采用同側(cè)上下料的自動化設(shè)備，對于一張板厚3mm、尺寸為1250mm×2500mm的板材，板材更換的時(shí)間最低達(dá)到25秒。對于多層的料庫來說，更是讓夜間加工成為可能。一個(gè)人可以看管一臺、甚至多臺設(shè)備，往往三臺設(shè)備只需要一位技術(shù)工人即可，使人工成本降低、設(shè)備的利用率大幅提升；解決了人工成本高、工人流動性大等對生產(chǎn)效率降低的問題。

圖5 家具行業(yè)實(shí)際應(yīng)用

圖6 醫(yī)療行業(yè)實(shí)際應(yīng)用

圖7 電氣行業(yè)實(shí)際應(yīng)用-1

圖8 電氣行業(yè)實(shí)際應(yīng)用-2

村田機(jī)械鈑金柔性沖·折自動化加工線的實(shí)際應(yīng)用

圖9、圖10、圖11所示的是沖·折一體化鈑金柔性自動化加工線。該方案在電梯、辦公家具、醫(yī)療器械行業(yè)等被大規(guī)模的使用。從沖到折實(shí)現(xiàn)自動一體化，是大批量、標(biāo)準(zhǔn)板材加工的首選。自動化立體料庫，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無人監(jiān)管、無人加工，在保證質(zhì)量的前提下，還極大的縮短了生產(chǎn)周期、降低了生產(chǎn)成本，使傳統(tǒng)的單一大批量生產(chǎn)模式得到質(zhì)的飛躍。目前國內(nèi)大多數(shù)的鈑金工廠還是依賴于人工，工人工作的狀態(tài)、身體的疲憊程度、工作中發(fā)生的安全事故等等一系列的問題都影響著生產(chǎn)。而自動化設(shè)備的出現(xiàn)，正是解決這些問題的最好辦法，不但能使生產(chǎn)過程變得高效，增加產(chǎn)能提升生產(chǎn)效率、提高設(shè)備回報(bào)率，還能讓企業(yè)在未來的市場競爭中取得優(yōu)勢地位。

圖9 電梯行業(yè)實(shí)際應(yīng)用-1

圖10 電梯行業(yè)實(shí)際應(yīng)用-2

圖11 辦公家具行業(yè)實(shí)際應(yīng)用

生產(chǎn)線所對應(yīng)的鈑金軟件（部分為選項(xiàng)）

鈑金柔性沖·折自動化加工線的鈑金軟件運(yùn)用流程如圖12、圖13、圖14、圖15所示：可將客戶自行設(shè)計(jì)的3D零部件轉(zhuǎn)換為沖床·激光共用的SCPX形式，此形式可以將鈑金零部件形狀，沖切加工的CAM信息，折彎加工的CAM信息，用XML形式的文檔來體現(xiàn)。沖床、激光、折彎加工等程序可以自動進(jìn)行批量處理，自動推送到鈑金加工的各個(gè)單元，從而實(shí)現(xiàn)全程自動化生產(chǎn)。同時(shí)可以通過村田研發(fā)的Process Net Monitor Pro，將各設(shè)備加工的實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)收集加工數(shù)據(jù)，并第一時(shí)間反饋到客戶的MES等生產(chǎn)管理系統(tǒng)。除此之外，也可以根據(jù)客戶的需求，自由選配組合鈑金軟件。讓管理者能夠清楚明了地在第一時(shí)間獲取所有想要了解的數(shù)據(jù)。多元靈活地利用系統(tǒng)軟件對生產(chǎn)、加工、調(diào)節(jié)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

圖12 村田機(jī)械鈑金軟件運(yùn)用圖例說明

圖13 村田機(jī)械鈑金軟件應(yīng)用SCPX介紹

圖14 村田機(jī)械鈑金軟件 離線3D折彎編程

圖15 村田機(jī)械鈑金軟件 3D折彎模擬軟件