平板板料分張裝置在自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用

黃 偉，孫斌，方亮，顧鴻順，陸啟宇

（1.江蘇亞威機(jī)床股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225200；2.江蘇捷凱電力器材有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225200）

0 引言

在數(shù)控板料沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)中，上料系統(tǒng)的碼料堆垛作為整個(gè)生產(chǎn)線的前置工序，直接影響加工的成敗和效率。若上料過程中出現(xiàn)取雙料或多料的情況，就會(huì)對(duì)沖壓設(shè)備和模具造成損壞，引發(fā)加工停滯。因此，分張裝置分離板料的成功率與穩(wěn)定性，顯得尤為重要。

1 板材分張需求

在機(jī)械制造行業(yè)，加工板材種類繁多，有鋼板、銅板、鋁板、不銹鋼板、鈦板、塑料板等。從材料特性來分類，可以分為磁性材料和非磁性材料；進(jìn)一步從板厚大小來劃分，又可以分為薄板和厚板。加工板材為了避免氧化，涂有防銹油，在疊放時(shí)板料之間會(huì)產(chǎn)生粘性及真空。這就增加了機(jī)械手吸盤取料時(shí)準(zhǔn)確吸取單張板料的難度，造成了取料失敗的結(jié)果。因此在吸取板料時(shí)需要分張裝置對(duì)板料進(jìn)行分張，不同材料對(duì)應(yīng)的分張方法和要求也大不相同，適用性更廣的分張裝置才是更優(yōu)的選擇。

2 基本分張方法與常規(guī)市場應(yīng)用

目前市場上常用的板料分張方法主要有磁力分張、氣動(dòng)分張、機(jī)械分張等。

2.1 磁力分張

磁力分張只適用于薄板或者面積小的磁性材料，它的工作原理是利用強(qiáng)力磁鐵的磁化作用，使得同一側(cè)的鋼板同極磁化。根據(jù)同性相斥的原理，板材之間會(huì)產(chǎn)生排斥力，在排斥力的作用下板材之間會(huì)形成一定間隙，此時(shí)機(jī)械手吸盤就可以實(shí)現(xiàn)單張板料的抓取。如圖1 所示。

圖1 磁力分張應(yīng)用實(shí)例

2.2 氣動(dòng)分張

氣動(dòng)分張通常采用氣刀法，它的工作原理是壓縮空氣進(jìn)入風(fēng)刀高壓腔，氣流通過噴嘴后在氣刀長度方向形成一張均衡的具有強(qiáng)沖擊力的氣流薄片，對(duì)著板材中間吹氣，將板材分離。如圖2 所示。但此方法所需能源消耗較大，且成功率不穩(wěn)定。

圖2 氣刀法原理示意圖

2.3 機(jī)械分張

機(jī)械分張是場合適用最廣的分張方法，它不受材料磁性和板厚的限制，可適用于大多數(shù)板材的分張。它的原理是利用齒形板對(duì)料垛進(jìn)行勾取，將料垛的最上層板料分離出來，再由機(jī)械手吸盤抓取走。此方法易造成鋼板邊緣被劃傷。

瑞典BRODD 在氣刀法和機(jī)械分張法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，采用空氣式板材分離方法，研制出了一款同時(shí)適用于磁性和非磁性板料的分張器產(chǎn)品，可以處理扁平材料，鋼板、銅板、鋁板、鈦板、塑料板，較之高壓氣刀系統(tǒng)更節(jié)能、耗氣量更低。其在材料較多樣的生產(chǎn)環(huán)境中具有優(yōu)勢。BRODD 分張器應(yīng)用實(shí)例如圖3 所示。

圖3 BRODD 分張器應(yīng)用實(shí)例圖

3 設(shè)備與應(yīng)用

3.1 活動(dòng)刮板式分張裝置

本公司基于機(jī)械分張?jiān)?，設(shè)計(jì)了一款刮板式板料分張裝置，配合吸盤機(jī)械手，聚氨酯毛刷，扳邊裝置一起工作。

3.1.1 應(yīng)用場合與對(duì)象

此刮板式板料分張裝置，可應(yīng)用在沖壓單元上下料中。如圖4 所示，板料整齊地堆放在碼垛臺(tái)車（103）上，工作時(shí)，機(jī)械手吸盤（102）吸附在板料上，扳邊裝置（101）在氣缸作用下，對(duì)板材進(jìn)行扳邊，同時(shí)刮板式板料分張裝置（104）對(duì)板材進(jìn)行分張，最上方分張開的板材一側(cè)掛在聚氨酯毛刷（105）上，最后機(jī)械手吸盤（102）將板材抓取走。

圖4 刮板式板料分張裝置應(yīng)用圖

3.1.2 結(jié)構(gòu)組成

如圖5 所示，刮板式板料分張裝置由拉伸彈簧（201）、折彎支架（202）、連接墊板（203）、導(dǎo)向氣缸（204）、氣缸安裝支座（205）、刮板（206）、銷軸（207）、彈簧連接軸（208）組成。

圖5 刮板式板料分張裝置結(jié)構(gòu)圖

其中，導(dǎo)向氣缸（204）通過緊固件裝配在氣缸安裝支座（205）上，連接墊板（203）與導(dǎo)向氣缸（204）活塞桿連接板連接，折彎支架（202）固定在連接墊板（203）上，刮板（206）在銷軸（207）的連接配合下，與折彎支架（202）相連，兩個(gè)彈簧連接軸（208）通過螺栓緊固件分別固定在折彎支架和刮板上，拉伸彈簧兩端安裝在彈簧連接軸（208）上，整個(gè)板料分張裝置通過氣缸安裝支座（205）裝配在吸盤架上表面處。

3.1.3 工作原理

工作時(shí)，首先機(jī)械手吸盤吸附在板料上，并緩慢抬升少量高度，接著分張裝置的導(dǎo)向氣缸開始工作，活塞桿作收縮運(yùn)動(dòng)，折彎支架與刮板隨著活塞桿運(yùn)行到堆垛板料側(cè)邊的上端位置。此時(shí)氣缸上的接近開關(guān)給出監(jiān)測信號(hào)，扳邊裝置開始對(duì)板料進(jìn)行扳邊的動(dòng)作。刮板在與板料進(jìn)行碰撞和接觸后，會(huì)在彈簧拉力和板料作用力的作用下自動(dòng)調(diào)整至與板料邊部接觸，且刮板與板料側(cè)邊作相互運(yùn)動(dòng)。因刮板前端接觸面是密集鋸齒面，板料側(cè)邊與鋸齒面相碰撞，可以破壞板料間的粘性，使之分開，完成板料分張的工作。

經(jīng)實(shí)踐，本裝置在實(shí)際自動(dòng)化生產(chǎn)線中有幾個(gè)非常明顯的優(yōu)點(diǎn)：1.通用性強(qiáng)，對(duì)于磁性板料與非磁性板料，以及薄板與厚板，都可以進(jìn)行分張；2.穩(wěn)定性高，通過刮板與板料側(cè)邊連續(xù)碰撞振動(dòng)的方法進(jìn)行分張，原理簡單實(shí)用；3.在拉伸彈簧的作用下，刮板與板料側(cè)邊的相互作用力可調(diào)節(jié)，刮板的使用壽命更長，且此結(jié)構(gòu)更換刮板也很方便。

3.2 吹氣式扳邊裝置

本公司基于機(jī)械分張和氣動(dòng)分張?jiān)?，設(shè)計(jì)了一款吹氣式板料分張裝置。

3.2.1 應(yīng)用場合與對(duì)象

此吹氣式板料分張裝置，可應(yīng)用在折邊單元上下料中。如圖6 所示，板料整齊地堆放在輸送支架部件（301）上，吸盤抓手（302）吸附在板料上，對(duì)板材進(jìn)行扳邊和分張，通過抓手移動(dòng)組件（303）進(jìn)行上料。如圖7 所示，其中，吸盤抓手（302）包含左右兩側(cè)的吸盤底板（401），迷你氣缸（402），波紋吸盤（405），可翻轉(zhuǎn)底板（407），吊臂板（403），測厚裝置（406），吹氣式板料分張裝置（404）。

圖6 吹氣式板料分張裝置應(yīng)用圖

圖7 吹氣式板料分張裝置結(jié)構(gòu)總圖

3.2.2 結(jié)構(gòu)組成

如圖8 所示，吹氣式板料分張裝置由氣缸支撐板（501），行程開關(guān)（502），三軸氣缸（503），過渡連接板（504），雙耳環(huán)氣缸支座（505），圓形氣缸（506），單向節(jié)流閥（507），接近開關(guān)（508），氣缸連接棒（509），吸盤底板（510），吹氣接頭（511），止轉(zhuǎn)片（512），彈簧（513），吹氣導(dǎo)桿（514），吹氣夾（515），波紋吸盤（516），快插接頭（517）以及其他緊固件組成。吹氣式板料分張裝置通過氣缸支撐板（501）安裝在吸盤抓手的可翻轉(zhuǎn)底板（407）上。

圖8 吹氣式板料分張裝置結(jié)構(gòu)圖

3.2.3 工作原理

工作時(shí)，吹氣式板料分張裝置先吸附在上料板材的邊角處，吸著板材少量抬升50mm 左右，圓形氣缸與三軸氣缸聯(lián)動(dòng)工作，對(duì)板料進(jìn)行扳邊，圓形氣缸帶動(dòng)吸盤底板和真空吸盤同時(shí)做向前抬升的組合運(yùn)動(dòng)，將板材的一角不停地向上扳動(dòng)掀起。同時(shí)，吹氣導(dǎo)桿處，高壓氣流對(duì)著板材間隙處進(jìn)行4 次/s 頻率的噴氣，使板材產(chǎn)生震動(dòng)，從而分離，完成板料分張的工作。

經(jīng)自動(dòng)化生產(chǎn)線的實(shí)際工作驗(yàn)證，本裝置的分張功能可靠穩(wěn)定，靈活性高，成本低，通用性強(qiáng)。