文/張德合·濟(jì)南方德自動(dòng)化設(shè)備股份有限公司

高速?zèng)_壓自動(dòng)化送料線的發(fā)展趨勢(shì)

文/張德合·濟(jì)南方德自動(dòng)化設(shè)備股份有限公司

沖壓作為汽車四大工藝之首，如何高效率、高質(zhì)量、低成本生產(chǎn)是汽車行業(yè)遭受發(fā)展瓶頸之后所要解決的一個(gè)重大問(wèn)題。汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，讓汽車生產(chǎn)商感受到了前所未有的成本壓力，沖壓件的自動(dòng)化生產(chǎn)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。在沖壓自動(dòng)化日漸普及的今天，如何選擇自動(dòng)化送料方式是新生產(chǎn)線規(guī)劃初期必須要做出的選擇。

沖壓傳輸機(jī)構(gòu)的形式差異造成了目前沖壓自動(dòng)線不同形式的主要區(qū)別。20世紀(jì)末廣泛使用的簡(jiǎn)易型機(jī)械手結(jié)構(gòu)目前已經(jīng)被逐步淘汰，取而代之的是高速、穩(wěn)定的單臂或雙臂橫桿式傳送機(jī)構(gòu)。瑞士Gudel的Robobeam、德國(guó)MW的Speedbar以及日本Komatsu的H-TL系統(tǒng)中的傳輸機(jī)構(gòu)均是現(xiàn)今高速?zèng)_壓自動(dòng)線傳輸機(jī)構(gòu)的典型代表，同時(shí)國(guó)內(nèi)自動(dòng)化企業(yè)也開始了對(duì)高速?zèng)_壓的研發(fā)。

沖壓自動(dòng)線的主要形式

目前沖壓自動(dòng)線的形式主要有以下幾種：

⑴“普通壓力機(jī)+機(jī)器人傳輸”形式。機(jī)器人傳輸形式柔性高，使用方便且成本較低，但穩(wěn)定性較差，速度相對(duì)較慢，不適合大批量高速生產(chǎn)，不在高速?zèng)_壓之列，本文不再探討。

⑵“高速壓力機(jī)+單臂機(jī)械手”傳輸形式。單臂機(jī)械手傳輸形式由于成本相對(duì)較低、具有一定的靈活性，適于在工件40kg以下的情況下使用。

⑶“高速壓力機(jī)+雙臂機(jī)械手”傳輸形式。橫桿式傳輸形式具有高速、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，適于在大型覆蓋件的生產(chǎn)中應(yīng)用。

⑷“多工位壓力機(jī)+三坐標(biāo)伺服送料”傳輸形式。多工位送料系統(tǒng)是目前中小型沖壓件沖壓效率最高的生產(chǎn)模式。

“高速壓力機(jī)+單臂機(jī)械手”傳輸形式

單臂機(jī)械手有穿梭式和旋轉(zhuǎn)式兩種。

⑴穿梭式單機(jī)械手臂如圖1所示。根據(jù)速度、柔性要求的不同，分為三軸（一級(jí)伸縮，兩倍速送料）、四軸（二級(jí)伸縮，四倍速送料）、五軸（增加前端旋轉(zhuǎn)）。

組線特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、高效，適合中批量、大批量生產(chǎn)，壓力機(jī)間距5～8m，8～13件/分鐘，要求滑塊安全打開空間300mm。

圖1 穿梭式單機(jī)械手臂

⑵旋轉(zhuǎn)式機(jī)械手臂如圖2所示。根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向的不同，分為水平旋轉(zhuǎn)和立面旋轉(zhuǎn)兩種。由三個(gè)直線軸、三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸組成，能夠?qū)崿F(xiàn)板料平移。

組線特點(diǎn)：靈活、高效、成本較高，適合大批量生產(chǎn)，工件重量40kg以下；壓力機(jī)間距6～6.5m，11～14件/分鐘，要求滑塊安全打開空間為400mm。

“高速壓力機(jī)+雙臂機(jī)械手”傳輸形式

圖2 旋轉(zhuǎn)式機(jī)械手臂

圖3 高速壓力機(jī)+雙臂機(jī)械手模式

圖3為六軸結(jié)構(gòu)，四個(gè)直線軸（2個(gè)水平向，2個(gè)垂直向），兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸（橫向旋轉(zhuǎn)90°)。

組線特點(diǎn)：靈活、高效、成本較高，適合大批量生產(chǎn)，工件重量60kg以下；壓力機(jī)間距5～6m，12～18件/分鐘，要求滑塊安全打開空間300mm，要求同步控制組線壓機(jī)，壓力機(jī)處于連續(xù)工作模式。如果采用伺服壓力機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)與自動(dòng)化的無(wú)縫對(duì)接。

“多工位壓力機(jī)+三坐標(biāo)伺服送料”傳輸形式

多工位生產(chǎn)線傳輸方式已經(jīng)由原來(lái)的機(jī)械式傳輸演變?yōu)榻裉斓碾娮涌刂剖絺鬏敚w結(jié)構(gòu)也由單一的單滑塊發(fā)展為單滑塊、多滑塊并存，控制模式及生產(chǎn)效率突飛猛進(jìn)，已成為將來(lái)中小件生產(chǎn)的最終發(fā)展趨勢(shì)。按照安裝方式的不同，分為上掛式、下傳動(dòng)式。

上掛式傳動(dòng)裝置（圖4）安裝在立柱兩側(cè)面，所占外圍空間大，易維修。生產(chǎn)效率為15～32件/分鐘，適于800t以下多工位壓力機(jī)在連續(xù)模式下生產(chǎn)，通過(guò)電子凸輪實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)與三坐標(biāo)送料的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。

下傳動(dòng)式傳動(dòng)裝置（圖5）安裝在底座基面上，前后兩個(gè)立柱之間，所占空間小。生產(chǎn)效率為15～28件/分鐘，適于大型多工位壓力機(jī)在連續(xù)模式下生產(chǎn)，通過(guò)電子凸輪實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)與三坐標(biāo)送料的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。

在送料方向上，通過(guò)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫桿上面的滑板，可以大幅度減少傳動(dòng)部件及重量，送料速度實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。另外通過(guò)橫桿自動(dòng)更換系統(tǒng)，可以在更換模具的同時(shí)快速自動(dòng)更換橫桿。

圖4 上掛式傳動(dòng)裝置

圖5 下傳動(dòng)式傳動(dòng)裝置

高速?zèng)_壓生產(chǎn)線選型原則

沖壓自動(dòng)化線采用什么形式，取決于需要生產(chǎn)的沖壓件的種類及產(chǎn)量。多品種小批量，通常采用機(jī)器人線；而大批量的中件適合采用單臂機(jī)械手高速?zèng)_壓自動(dòng)線；而少品種大批量的大件適合采用單臂或雙臂機(jī)械手高速?zèng)_壓自動(dòng)線；而對(duì)于中小件的大批量專業(yè)化生產(chǎn)，則采用多工位送料生產(chǎn)模式。

另外，同步技術(shù)的使用也是高速自動(dòng)化沖壓效率提高的助推劑，對(duì)提升生產(chǎn)節(jié)拍有著重要的意義。

同步技術(shù)是指生產(chǎn)過(guò)程中，壓機(jī)采用“連續(xù)”運(yùn)行模式，通過(guò)精確的計(jì)算，讓上下料手和壓機(jī)滑塊“同步”啟動(dòng)，下料手在滑塊回程上行到一定角度（回到上死點(diǎn)前）后便開始取件，上料手在滑塊下行到一定角度前完成送件，在保證整個(gè)過(guò)程不出現(xiàn)干涉的情況下完成取送件動(dòng)作。同時(shí)為了保證下料手在完成取件后有足夠的時(shí)間將工件送入下道工序，相鄰兩臺(tái)壓機(jī)在滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持合理的相位差，從而讓上下料手可以工作的周期相對(duì)加長(zhǎng)，從而提高效率。而伺服壓力機(jī)的應(yīng)用使得同步技術(shù)的實(shí)現(xiàn)更加方便。

結(jié)束語(yǔ)

高速?zèng)_壓自動(dòng)線形式多樣而復(fù)雜，怎樣實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化送料取決于沖壓件的生產(chǎn)數(shù)量及壓力機(jī)形式。本文主要從規(guī)劃方向的角度，重點(diǎn)說(shuō)明高速?zèng)_壓自動(dòng)線的選擇原則。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，必然導(dǎo)致沖壓自動(dòng)線出現(xiàn)越來(lái)越高效的生產(chǎn)模式。