FMS柔性線改造

莊少權(quán)

一、公司簡介

廣州廣日電氣設(shè)備有限公司成立于1998年10月，是廣州廣日股份的下屬核心企業(yè)，國家高新技術(shù)企業(yè)。公司現(xiàn)位于廣州市番禺區(qū)石樓鎮(zhèn)國貿(mào)大道南之五廣日工業(yè)園，占地面積7.3萬平方米，建筑面積4.4萬平方米，公司現(xiàn)有注冊資本32900萬元，現(xiàn)有固定資產(chǎn)2.37億，資本總計(jì)資本13.11億。

二、FMS柔性線組成

FMS柔性線由四部分組成，分別是取板機(jī)器人、料庫上料機(jī)構(gòu)、料庫、送料機(jī)構(gòu);亞威數(shù)控沖床、下料裝置

三、FMS柔性線存在的問題

FMS柔性線主要生產(chǎn)電梯零件—控制柜網(wǎng)罩、控制柜后板、開門機(jī)導(dǎo)軌架、廳門、背板、墊板等，材料為貼膜不銹鐵、酸洗板、碳鋼等。

1、對于安川機(jī)器人，機(jī)械手有二十個(gè)吸盤，按四列，每列五個(gè)吸盤分布，每列之間的距離是230mm。現(xiàn)需要生產(chǎn)的廳門最小寬度分別有653mm、703mm，開門機(jī)導(dǎo)軌架寬度為418mm。這類板材在運(yùn)輸小車上固定放置后，機(jī)器人進(jìn)行抓板，這時(shí)機(jī)械手只有一列吸盤中的四個(gè)吸盤可以吸在板材上，其余十六個(gè)吸盤都處于漏氣狀態(tài)。系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號，無法抓取板材。

2、對于料庫，主要問題有無法感應(yīng)酸洗板和貼膜不銹鐵，以致數(shù)控沖床報(bào)警“料庫沒有材料”。

3、料庫吸盤共有20個(gè)，按4列，每列5個(gè)吸盤分布。料庫吸盤在抓取板材時(shí)，也出現(xiàn)只有4個(gè)吸盤吸在板材上，被抓取的板材不牢固。

4、對于料庫的料架，長度和寬度為2560mmx1425mm，當(dāng)機(jī)器人將板料從運(yùn)輸小車送到料架時(shí)，窄板材占料架的面積大約只有三分之一左右，剩余三分之二空著，造成料架受力不均勻，在送料入料庫時(shí)，料架產(chǎn)生側(cè)翻。

5、板材從料庫取下后放在送料滾道上，由滾道送到推桿部分，推桿推動板材再次定位，滾道吸盤抓取板材送入數(shù)控沖床進(jìn)行加工。推桿動作由氣缸實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前可定位的最窄板的寬度為1250mm，而需要加工的板材寬度最小是418mm，無法自動送上數(shù)控沖床。

就以上問題，咨詢設(shè)備供應(yīng)商，要求其進(jìn)行改造。亞威公司對料庫、推送機(jī)構(gòu)改造報(bào)價(jià)費(fèi)用13800元，松興公司對機(jī)器人改造報(bào)價(jià)費(fèi)用20000元?？偣操M(fèi)用33800元，由于改造成本過高，決定自己改造。

四、FMS柔性線改造

1、取板機(jī)器人氣路改造

機(jī)械手控制氣路是一路主進(jìn)氣管，分二十路分氣管，吸盤動作由一個(gè)電磁閥控制，因此二十個(gè)吸盤是同時(shí)動作。當(dāng)板材寬度較窄時(shí)，大部分吸盤處于漏氣狀態(tài)，系統(tǒng)報(bào)警“系統(tǒng)氣壓過低”。

在不增加電磁閥和修改PLC的情況下，將主進(jìn)氣管分四路，每一路分別控制一列吸盤，在分路上增加氣閥開關(guān)。當(dāng)抓取大板時(shí)，所有氣閥開關(guān)都打開;當(dāng)抓取窄板時(shí)，選擇關(guān)閉一到兩個(gè)氣閥開關(guān)，從而避免漏氣情況發(fā)生。

機(jī)器人吸盤間距是230mmX420mm，抓取寬度為418mm的窄板，只有一列四個(gè)吸盤吸板，機(jī)器人后續(xù)動作還有測量板厚，移動至對中臺，對中臺到料架。動作幅度較大，除平移外，還有旋轉(zhuǎn)。單靠一列四個(gè)吸盤動作，容易動作中途掉板或飛板，因此改變吸盤間距為130mmX420mm，在抓取418mm之類的窄板，用兩列八個(gè)吸盤，整個(gè)動作過程平穩(wěn)、安全。

2、料庫改造

①感應(yīng)器改造

當(dāng)前感應(yīng)器與板材之間的距離為200mm，無法感應(yīng)酸洗板和貼膜不銹鐵。購買長距離漫反射感應(yīng)器，感應(yīng)距離為440mm，可以檢測酸洗板和貼膜不銹鐵。

②料架受力不均勻，產(chǎn)生側(cè)翻

料架的外形尺寸為2560mmX1425mm，當(dāng)寬度是418mmX1660mm窄板，只占料架面積的20%，料架受力不均勻，出現(xiàn)側(cè)翻。

現(xiàn)料庫共有八層，規(guī)定最下面兩層專門用于放置窄板，在對應(yīng)的料架外邊緣焊接對重塊，以平衡受力不均的現(xiàn)象。

③料庫吸盤吸板不穩(wěn)

料庫吸盤分布尺寸為300mmX470mm，抓取窄板時(shí)，只有一列四個(gè)吸盤吸取板材，且吸盤不一定在板材中間位置，使板材在抬起時(shí)傾斜后續(xù)的檢測板厚無法通過。

改變吸盤位置，將第一、第二排吸盤位置改為150mmX470mm，抓取窄板時(shí)，兩列八個(gè)吸盤同時(shí)吸取板材，使板材平穩(wěn)抬起，并順利通過板厚測試。

④吸盤動作感應(yīng)器調(diào)整

當(dāng)前感應(yīng)器安裝位置處于料庫中間附近，只適用于大板。對于窄板，感應(yīng)銷無法動作，改變感應(yīng)器位置，使之處于窄板范圍以內(nèi)，滿足吸取窄板的要求。

3、送料機(jī)構(gòu)改造

①氣缸改造

當(dāng)前氣缸活塞行程500mm，推送的最小板寬為1250mm，無法實(shí)現(xiàn)寬度418mm之類的窄板推送。更換活塞行程1200mm氣缸。

床身開孔，新氣缸缸體露出1100mm。氣缸一端固定，呈懸臂狀。當(dāng)推桿推板時(shí)，活塞向外動作，氣缸有向上抬起的現(xiàn)象。由此推斷氣缸在水平方向上不平行，用水平尺檢測也證明活塞端高。同時(shí)，氣缸缸體有轉(zhuǎn)動現(xiàn)象，推測缸體中心與滾道中心不平行。

調(diào)整氣缸水平，測試活塞動作，出現(xiàn)抖動和停頓現(xiàn)象，動作過程不暢順。調(diào)整缸體節(jié)流閥，動作過程依然如故。增加進(jìn)氣壓力由0.4MPa，調(diào)整至0.6MPa，情況依舊。懷疑水平調(diào)整方向錯誤，拆除固定端墊片，在活塞端增加2.0mm、5.0mm、7mm墊片，測試活塞動作，情況還是一樣。綜合對比，活塞端增加2.0mm墊片，在0.6MPa壓力下，比其它情況好，但仍存在動作不順暢的問題。

增加氣缸中心固定塊，使氣缸中心與滾道中心保持一致?；钊\(yùn)動時(shí)，氣缸缸體轉(zhuǎn)動現(xiàn)象基本消失，但活塞運(yùn)動情況仍一樣。

氣缸動作原理如下：

當(dāng)電磁閥12得電吸合，氣路1、2和 4、5接通，活塞向前推動，氣路1、2 進(jìn)氣推動活塞向前運(yùn)動，氣路4、5出氣，處于放氣狀態(tài)。當(dāng)氣壓不斷增大，活塞受到的氣壓也不斷增大，向前運(yùn)動速度增加，放氣量也同時(shí)增加。但放氣管路的直徑固定不變，當(dāng)放氣量增加到一定程度后，不能繼續(xù)增加放氣量，于是活塞受到反向作用力，處于停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)氣路4、5內(nèi)的壓縮空氣突然釋放出來時(shí)，活塞受到向前氣壓，繼續(xù)快速向前運(yùn)動。隨著活塞的快速向前運(yùn)動，氣缸內(nèi)的空間迅速減小，內(nèi)部積聚的壓縮空氣又開始增加，再次阻礙活塞向前運(yùn)動。如此反復(fù)，外在表現(xiàn)為活塞動作的抖動和停頓現(xiàn)象，同時(shí)可以聽到劇烈的放氣聲音。

當(dāng)電磁閥14得電，氣路1、4和2、3接通，活塞反向運(yùn)動，端口3是封閉狀態(tài)，氣壓處于保持狀態(tài)，因此活塞反向運(yùn)動平穩(wěn)。

仔細(xì)觀察活塞在0.6MPa壓力下的動作，當(dāng)氣壓逐漸增加，達(dá)到0.6MPa，活塞停止前進(jìn)，氣壓開始下降。壓力下降到一定值時(shí)，壓力又開始上升，活塞向前運(yùn)動。當(dāng)再次達(dá)到0.6MPa，活塞又停止前進(jìn)，氣壓再次下降，如此往復(fù)。當(dāng)氣壓第三次到達(dá)0.6MPa時(shí)，活塞停止前進(jìn)。由此可見，活塞向前運(yùn)動的抖動和停頓現(xiàn)象是氣壓到達(dá)0.6MPa后，停止運(yùn)動的結(jié)果。氣壓過高時(shí)造成此現(xiàn)象的原因。將進(jìn)氣壓力調(diào)小至0.4MPa左右，再次測試活塞運(yùn)動，活塞前進(jìn)后退平穩(wěn)、正常。

氣缸調(diào)整過程最容易使人迷惑之處就是：活塞運(yùn)動不暢，認(rèn)為是氣缸水平不好和氣壓不足造成的，于是調(diào)整氣缸水平和不斷增加氣壓，氣壓的增加反而使活塞動作更加不暢。

②板材感應(yīng)器調(diào)整

板材感應(yīng)器安裝在滾道終端，當(dāng)板材送到位后，系統(tǒng)接收輸入信號，推桿推動板材到達(dá)吸盤位置，推桿回退，滾道吸盤抓取板材送上數(shù)控沖床。當(dāng)滾道吸盤抓取板材后，板材感應(yīng)器斷開，滾道另一端的板材開始傳送過來，直至到達(dá)滾道終端，等待下次加工。

當(dāng)加工的板材寬度較窄如寬度418mm，板材在滾道終端無法觸發(fā)感應(yīng)器，系統(tǒng)認(rèn)為板材沒到位，滾道一直在轉(zhuǎn)動。滾道長度為1540mm，寬度418mm的板只有其長度三分之一，調(diào)整感應(yīng)器位置，使之位于寬度418mm板下方。測試活塞動作情況，當(dāng)感應(yīng)器斷開時(shí)，活塞停止運(yùn)動并回退，此時(shí)板材還未推到位。

調(diào)整感應(yīng)器位置，并加裝另一同型號感應(yīng)器2，兩個(gè)感應(yīng)器并聯(lián)。單獨(dú)測試活塞動作，推板到位正常。但在自動加工情況下，板材推到位，活塞回退時(shí)，滾道輸送過來的板材撞上推桿。

重新調(diào)整感應(yīng)器位置，將其安裝于推桿下方，跟隨推桿一起動作，此時(shí)感應(yīng)器動作，有板信號為1，即使活塞回退，感應(yīng)器斷開，但感應(yīng)器2已動作，有板信號仍為1. 從而保持有板輸入信號恒為1。感應(yīng)器2位置不變。

4、自動加工試運(yùn)行

以上改造全部完成后，開始測試FMS自動加工，板材從運(yùn)輸小車由機(jī)器人抓板，送至料架，進(jìn)入料庫，送出料庫，滾道輸送，送上數(shù)控沖床加工，過程平穩(wěn)、順利，改造工作完成。

五、結(jié)束語

本次FMS柔性線技術(shù)改造是在降低生產(chǎn)成本，提高自身技術(shù)能力的背景下進(jìn)行的。本次改造費(fèi)用如下;

改造過程歷時(shí)一個(gè)月，提前完成改造，為公司節(jié)省時(shí)間成本，使設(shè)備更快投入生產(chǎn)，舒緩生產(chǎn)壓力。

改造過程涉及機(jī)械、電氣和氣壓方面技術(shù)，針對不同問題，仔細(xì)研究原因，采取相應(yīng)方法加以解決。

廣日電氣設(shè)備有限公司