卞正其，陳 龍，朱志金

（江蘇揚(yáng)力數(shù)控機(jī)床有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225009）

FMS激光切割機(jī)柔性生產(chǎn)線

卞正其，陳 龍，朱志金

（江蘇揚(yáng)力數(shù)控機(jī)床有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225009）

對(duì)FMS激光切割機(jī)柔性生產(chǎn)線進(jìn)行整體介紹，系統(tǒng)分析構(gòu)成整條生產(chǎn)線的各個(gè)組成部分。本生產(chǎn)線由國際先進(jìn)的全自動(dòng)立體倉庫、高性能激光切割機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備組成，包括三菱觸摸屏、PMC軸同步運(yùn)行控制、全自動(dòng)上下料裝置等多種技術(shù)，立體倉庫與激光切割機(jī)采用總線數(shù)據(jù)通訊，通過自動(dòng)編程軟件為客戶實(shí)現(xiàn)完整的加工流程。

FMS；激光切割機(jī)；立體倉庫；三菱觸摸屏；PLC；吸料裝置

新技術(shù)、新材料的發(fā)展推動(dòng)鈑金加工制造業(yè)向數(shù)控化、自動(dòng)化、智能化方向快速發(fā)展。越來越多的鈑金企業(yè)將目光瞄準(zhǔn)自動(dòng)化程度高、人為干預(yù)少的設(shè)備，F(xiàn)MS激光切割機(jī)柔性生產(chǎn)線在該背景下應(yīng)運(yùn)而生。

FMS激光切割機(jī)柔性生產(chǎn)線（以下簡稱生產(chǎn)線）主要包括：立體庫（料庫）、自動(dòng)上下料系統(tǒng)（包括機(jī)架、吸料裝置、叉料裝置、成品分揀臺(tái)）以及平面切割系統(tǒng)（激光切割機(jī)）組成。該生產(chǎn)線提供一種激光切割機(jī)自動(dòng)上下料裝置及方法，可單獨(dú)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料操作，進(jìn)一步提高自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)板料的自動(dòng)進(jìn)出庫和倉儲(chǔ)管理，配合自動(dòng)上下料裝置和激光切割機(jī)對(duì)接，可有效降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少操作人員，提高生產(chǎn)率，從而增強(qiáng)企業(yè)競爭力。

1 主要參數(shù)

如表1所示為FMS激光切割機(jī)柔性生產(chǎn)線組成及其參數(shù)表。

2 生產(chǎn)線現(xiàn)場分布及工作流程

2.1 生產(chǎn)線工作分布圖（圖1）

2.2 生產(chǎn)線工作流程圖（圖2）

表1 FMS激光切割機(jī)柔性生產(chǎn)線主要參數(shù)

圖1 生產(chǎn)線工作區(qū)域劃分圖

3 生產(chǎn)線組成

3.1 立體庫

如圖3所示，立體庫裝置主要部件包括三菱觸摸屏（電氣部分）、三菱PLC（電氣部分）、板料存放架、板料存放車、板料存放車定位裝置、升降托盤、卸料臺(tái)（即激光切割機(jī)的上料臺(tái)）含板材分層機(jī)構(gòu)（磁鐵分層）以及上料臺(tái)等。

圖2 生產(chǎn)線工作流程圖

圖3 立體庫裝置結(jié)構(gòu)示意圖

該立體庫裝置包括8層可選料架，可以一次性裝載8種不同規(guī)格的金屬板材。可最大程度地節(jié)省待加工板材在工作現(xiàn)場所占空間，并可便捷地為激光切割機(jī)提供不同規(guī)格的加工板材。

3.1.1 三菱觸摸屏

在三菱觸摸屏的平臺(tái)上對(duì)立體庫的各個(gè)工作流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，開發(fā)了包括手動(dòng)方式、單步方式、自動(dòng)方式、交換工作臺(tái)、全自動(dòng)上料、全自動(dòng)下料、報(bào)警信息以及幫助信息等工作運(yùn)行界面，如圖4所示。

圖4 三菱觸摸屏結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.1.1 手動(dòng)方式

手動(dòng)方式包括托架進(jìn)出和托架升降兩個(gè)方面，如圖5所示。

圖5 手動(dòng)方式界面示意圖

（1）托架出、托架進(jìn)。觸摸屏菜單下，點(diǎn)動(dòng)“托架出”或“托架進(jìn)”則可以將托料架“拉出”或“推進(jìn)”，可以測試電機(jī)方向的正確性以及限位觸點(diǎn)的可靠性。

（2）托架升、托架降。在手動(dòng)按鍵按下后，點(diǎn)動(dòng)“托架升”或“托架升”則可以將托料架“上升”或“下降”，可以測試電機(jī)方向的正確性以及限位的可靠性。

3.1.1.2 自動(dòng)方式

如圖6所示，該觸摸屏菜單用于自動(dòng)從料庫將板料取出。料庫一共有八層，從下到上依次分為：第一層、第二層、第三層、第四層、第五層、第六層、第七層和第八層。

圖6 自動(dòng)取料界面示意圖

自動(dòng)：在“自動(dòng)”方式下按動(dòng)“啟動(dòng)”鍵后，托料架自動(dòng)運(yùn)行到取料位置后，將料架從料庫取出，取料結(jié)束后，再執(zhí)行自動(dòng)拉出，自動(dòng)拉出結(jié)束后，再執(zhí)行自動(dòng)向下運(yùn)行，到達(dá)零位置后，結(jié)束所有動(dòng)作。

3.1.1.3 全自動(dòng)上料

如圖7所示，該觸摸屏菜單是用于給激光切割機(jī)上料。當(dāng)接收到激光切割機(jī)的上料請(qǐng)求信號(hào)后，通過三菱PLC的邏輯控制，完成選擇料架層、自動(dòng)取料架、自動(dòng)裝載到零層、自動(dòng)運(yùn)行到卸料臺(tái)架處等動(dòng)作。最后向激光控制系統(tǒng)發(fā)出上料完成信號(hào)。

圖7 全自動(dòng)上料界面示意圖

3.1.2 邏輯控制編程（PLC）

采用三菱FX-3U型PLC，對(duì)立體庫的各種工作方式進(jìn)行編程，滿足FMS激光切割機(jī)柔性生產(chǎn)線的上料部分設(shè)計(jì)的要求，如圖8所示。

3.2 自動(dòng)上下料裝置主要結(jié)構(gòu)

自動(dòng)上下料裝置系統(tǒng)包括機(jī)架、吸料裝置、叉料裝置、成品分揀臺(tái)等部分，如圖9所示。

圖8 PLC控制示意圖

圖9 自動(dòng)上下料裝置示意圖

3.2.1 吸料裝置

圖10 吸料裝置示意圖

吸料裝置構(gòu)成如圖10所示。板材從立體倉庫運(yùn)送至上料臺(tái)面；吸料裝置經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，水平運(yùn)動(dòng)至上料臺(tái)正上方；氣缸下行，吸料裝置上的真空吸盤落至上料臺(tái)待加工板材上；吸盤抽真空（吸住板材）；氣缸上行，電機(jī)驅(qū)動(dòng)吸料裝置運(yùn)動(dòng)至激光切割機(jī)交換工作臺(tái)的正上方；氣缸下行，板材落至工作臺(tái)；吸盤釋放，將板材放至工作臺(tái)，完成上料工作。

3.2.2 叉料裝置

叉料部件主要由升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、滑塊、支架和料叉組成，如圖11所示。激光完成板材的加工后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)叉料裝置運(yùn)動(dòng)至板材上方，氣缸下行，由叉齒將板材托起，氣缸上行，經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，將板材運(yùn)送到分揀臺(tái)，叉齒與板材分開，氣缸上行，完成下料的操作。

3.2.3 分揀臺(tái)

分揀臺(tái)將加工好的板材拉出，由工人將成品分類擺放。如圖12所示。

圖11 叉料部件示意圖

圖12 分揀臺(tái)示意圖

3.3 激光切割機(jī)

如圖13所示，激光切割機(jī)采用龍門搭載式結(jié)構(gòu)，采用進(jìn)口高精度直線導(dǎo)軌導(dǎo)向，進(jìn)口精密齒輪齒條和絲桿傳動(dòng)，保證機(jī)床的定位精度和重復(fù)精度。以Fagor數(shù)控系統(tǒng)為專用控制系統(tǒng)，采用了IPG公司的YLS-2000型激光器，隨動(dòng)系統(tǒng)采用一體式非接觸傳感器（電容式）。該激光切割機(jī)具有反應(yīng)迅捷、精度高等特點(diǎn)。

當(dāng)自動(dòng)上下料裝置將待加工的金屬板材放到激光的交換工作臺(tái)上后，數(shù)控系統(tǒng)接收到有料信號(hào)，自動(dòng)將板材運(yùn)行到激光切割頭下，對(duì)板材進(jìn)行切割加工。加工完成后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)叉料裝置運(yùn)動(dòng)到板材上方，氣缸下行，由叉齒將板材托起，氣缸上行，經(jīng)電機(jī)

圖13 激光切割機(jī)示意圖

1.橫梁連接結(jié)構(gòu) 2.橫梁 3.Y軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 4.板材加工臺(tái)5.Y軸橫梁結(jié)構(gòu) 6.X向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，將板材運(yùn)送到分揀臺(tái)，叉齒與板材分開，氣缸上行，完成下料操作。

4 總結(jié)

從鈑金加工行業(yè)前景來看，越來越多的業(yè)內(nèi)人士看好鈑金激光加工行業(yè)。FMS激光切割機(jī)柔性生產(chǎn)線正是把握金屬鈑金加工業(yè)未來發(fā)展方向和脈搏而設(shè)計(jì)開發(fā)的科技前沿產(chǎn)品。

[1]閔 鵬.鍛壓機(jī)床智能化探析[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2016，51（3）.

[2]倪建成.沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線技術(shù)特點(diǎn)淺析[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2014，49（2）.

[3]杜 馳.D406A鋼大直徑圓筒強(qiáng)力旋壓數(shù)值模擬研究[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2016，51（3）.

[4]胡玉龍.基于本體的飛機(jī)數(shù)字化柔性裝配工藝模型[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2015，49（5）.

The FMS laser cutting machine flexible production line

BIAN Zhenqi,CHENG Long,ZHU Zhijin
（Jiangsu Yangli CNC Machine Tool Co.,Ltd.,Yangzhou 225009,Jiangsu China）

The overall introduction has been conducted to the FMS laser cutting machineflexible production line in the text.The component parts of the whole production line have been systematically analyzed.This production line is composed of international advanced automatic stereoscopic warehouse,high performance laser cutting machine and other key equipment,including Mitsubishi touch screen,PMC axis synchronous operation control,automatic loading&unloading device.The bus data communication has been adopted between stereoscopic warehouse and laser cutting machine.The complete machining process has been realized by use of automatic programming software for clients to realize.

Stereoscopic warehouse;Mitsubishi touch screen;Programming logic control（PLC）;Suction feeder;Fork device;Sorting table;Laser cutting machine

TG356.56

A

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.03.010

1672-0121（2017）03-0041-04

2016-12-20；

2017-02-14

2015年揚(yáng)州市科技成果轉(zhuǎn)化資助項(xiàng)目（YZ2015128）

卞正其（1979-），電氣工程師，從事數(shù)控機(jī)床電氣設(shè)計(jì)。E-mail：BZQCXM@163.com