沖壓件的生產(chǎn)效率和質(zhì)量除了與產(chǎn)品設(shè)計和模具相關(guān)外，與搬運(yùn)的過程也有很大的關(guān)系。自動化搬運(yùn)不僅快速而且準(zhǔn)確，能夠大大提高沖壓生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和沖壓件的下線合格率，為汽車生產(chǎn)的后續(xù)工藝提供保障。

自動沖壓線的最佳選擇

對于汽車沖壓線，目前，國產(chǎn)壓機(jī)在單次模式下的最快節(jié)拍為12次/min，配備何種自動化設(shè)備將直接決定沖壓線的生產(chǎn)能力，并且由于壓機(jī)的投資遠(yuǎn)高于自動化設(shè)備，若自動化設(shè)備的生產(chǎn)效率低于壓機(jī)，則會造成壓機(jī)投資的部分浪費，如果整線采用機(jī)械手與壓機(jī)完全同步的運(yùn)行方式，就能保證整線的最高運(yùn)行速度達(dá)到12次/min。

我公司目前擁有數(shù)條手動沖壓線、機(jī)器人自動化沖壓線和Gudel單臂機(jī)械手自動化沖壓線。手動沖壓線投入較低，但存在一定的人身安全隱患，效率較低；機(jī)器人自動化沖壓線投入中等，不存在人身安全隱患，但生產(chǎn)線無法同步運(yùn)行，效率中等；Gudel單臂機(jī)械手自動化沖壓線投入稍高，不存在人身安全隱患，生產(chǎn)線可以完全同步，效率較高。三種生產(chǎn)線的產(chǎn)出投入比大致為1:1.089:1.26。相比而言，Gudel單臂機(jī)械手在汽車沖壓自動化應(yīng)用中以其高速、準(zhǔn)確的傳輸和較高的性價比優(yōu)勢受到我公司的青睞。

Gudel單臂機(jī)械手最高運(yùn)行速度可高達(dá)12次/min，重復(fù)定位精度達(dá)±0.2mm。由于是直接傳送，每個自動化單元只需要一套端拾器，而傳統(tǒng)的自動化單元卻需要三套端拾器。在端拾器方面可大大減少運(yùn)行成本。

我公司Gudel單臂機(jī)械手自動沖壓線的自動化系統(tǒng)包括線頭拆垛和壓力機(jī)線零件傳輸兩個子系統(tǒng)（整體組成見圖1）。

圖1 自動化沖壓線
線頭拆垛子系統(tǒng)的運(yùn)行

線頭拆垛子系統(tǒng)（見圖2）的工作流程是：拆垛機(jī)械手從板料小車拾取板件送到磁性皮帶機(jī)，磁性皮帶機(jī)攜板件經(jīng)過掃描儀送往對中臺，對中臺根據(jù)掃描結(jié)果對板件位置進(jìn)行修正。

拆垛機(jī)械手動作簡單，可實現(xiàn)Y方向（圖2中兩小車之間的方向）和Z方向（垂直地面方向）的快速運(yùn)動，滿足使用要求。機(jī)械手上安裝有雙板件檢測傳感器，可避免機(jī)械手拾取雙件送入模腔從而損壞模具。機(jī)械手還安裝有光電傳感器，檢測板件的拾取情況。

圖2 線頭拆垛子系統(tǒng)
生產(chǎn)過程中，當(dāng)生產(chǎn)完一個垛料堆，磁力分離器安裝的接近開關(guān)檢測到末料，系統(tǒng)工控機(jī)發(fā)送轉(zhuǎn)移垛料堆生產(chǎn)指令，機(jī)械手需要切換到另一垛料堆繼續(xù)生產(chǎn)。本線在Y方向設(shè)置有兩個垛料小車，避免垛料切換造成停線，使生產(chǎn)的連續(xù)性得以保證，并且當(dāng)某邊小車出現(xiàn)故障需要離線維修時，生產(chǎn)線可以使用另一小車維持生產(chǎn)。在板料小車定位方面，我們改變了傳統(tǒng)的接近開關(guān)檢測方式，采用激光測距儀進(jìn)行檢測，提高了小車行進(jìn)的精度和測距的穩(wěn)定性。

分離主要目的是防止多板件同時進(jìn)入模腔而損壞模具。對于鐵板件，分離的方式可采取磁力分離方式，為機(jī)械手的快速搬運(yùn)提供充分準(zhǔn)備。磁力分離器具有可消磁功能，保護(hù)操作工的安全，方便操作。

在高速生產(chǎn)過程中，為保證輸送質(zhì)量，避免板件滑行是非常必要的。磁性傳送帶在高速線的使用可以有效防止板件的滑移，為對中提供保證。磁性皮帶可將板件準(zhǔn)確傳輸至對中臺，避免二次定位出現(xiàn)過大調(diào)整。磁性皮帶設(shè)計為雙向運(yùn)行，當(dāng)兩軸機(jī)械手拾取到雙板件時，工控機(jī)將發(fā)送指令要求磁性皮帶反向運(yùn)行，將雙板件送往雙件回收料架。

對中臺的作用是對板件進(jìn)行最終定位，以便讓上料機(jī)械手拾取到位置正確的板件準(zhǔn)確送入模腔。我公司采用的是一種全新的掃描對中技術(shù)，其基本工作原理是將磁性皮帶送來的板件進(jìn)行掃描取影像，然后與預(yù)先保存的標(biāo)準(zhǔn)影像對比得出位置差。工控機(jī)根據(jù)位置差計算出板件所需移動的方向及移動量，然后由擁有7個伺服軸的對中臺對板件的位置進(jìn)行修正。

因掃描對中臺由獨立的運(yùn)動系統(tǒng)執(zhí)行，在機(jī)械手運(yùn)送板件的過程足以完成對中，整個掃描對中無需占用整線的時間，即掃描對中先于機(jī)械手拾取板件完成。

壓力機(jī)線傳輸子系統(tǒng)的運(yùn)行

壓力機(jī)線傳輸子系統(tǒng)的工作流程是：上料機(jī)械手拾取位置修正后的鐵板件并送入第一號壓力機(jī)模腔；壓力機(jī)間機(jī)械手分別將完成拉伸、切邊、翻邊和 沖孔等工序的零件送入下一工位；機(jī)械手將沖壓完成的零件送到出料皮帶機(jī)；出料皮帶機(jī)將零件送出圍欄外；人工拾取零件裝框。

新型機(jī)械手（見圖3）剔除了不必要的運(yùn)動，只保留兩個X方向的線性運(yùn)動和兩個繞Y方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，機(jī)體機(jī)械結(jié)構(gòu)得到簡化，不僅有利于高速運(yùn)行，而且電氣控制也得到簡化。機(jī)械手還安裝有光電傳感器，檢測板件的拾取情況。

壓力機(jī)安裝有專門編碼器供前后機(jī)械手使用，以實時確認(rèn)壓力機(jī)、機(jī)械手的相互位置，實現(xiàn)壓力機(jī)與機(jī)械手的完全同步運(yùn)行，提高生產(chǎn)效率。

線尾輸送主要由左、中、右三個水平出料皮帶機(jī)組成。左、右皮帶機(jī)只能分別向左或右運(yùn)行，而中間皮帶機(jī)則允許向左或右運(yùn)行。當(dāng)生產(chǎn)線高速運(yùn)行時，要求裝框的速度也隨之加快。雙邊皮帶出料裝框的設(shè)計可以提高裝框的速度，并可大大減輕工人裝框的勞動強(qiáng)度。左右皮帶機(jī)的端頭安裝有光電傳感器供零件檢測作用，當(dāng)零件來不及裝框而運(yùn)行至皮帶端部時，光電傳感器將做出反饋并使工控機(jī)發(fā)出單邊皮帶停止的信號，避免零件掉落；同時防止機(jī)械手再次放置零件至皮帶機(jī)導(dǎo)致堆積而損傷零件。當(dāng)某邊皮帶機(jī)出現(xiàn)故障短時間無法恢復(fù)時，生產(chǎn)線允許單邊皮帶機(jī)進(jìn)行降級運(yùn)行維持生產(chǎn)，而損壞或存在故障的皮帶機(jī)則可進(jìn)行離線修復(fù)或故障排除。

圖3 新型機(jī)械手
產(chǎn)品切換及三工序生產(chǎn)

除正常的生產(chǎn)搬運(yùn)功能以外，整線還有其他附加功能，使生產(chǎn)過程更加安全高效，更人性化。

生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品切換不可避免，因切換時需要停線，故如何減少切換時間是每一廠家都在研究的課題。Gudel自動化系統(tǒng)將整線設(shè)備（包括壓力機(jī)）進(jìn)行統(tǒng)籌管理，在總控臺即可實現(xiàn)統(tǒng)一切換。當(dāng)總控臺的產(chǎn)品切換指令發(fā)出，垛料小車、對中小車退出到非工作區(qū)域，所有機(jī)械手運(yùn)行到手動更換端拾器位置，所有壓力機(jī)自動切換新產(chǎn)品模具。

不同的沖壓件，有著不同的工序要求，一些簡單的零件只需三個工序即可完成。故此類零件只需運(yùn)行三臺壓力機(jī)就可以完成沖壓。多運(yùn)行一臺設(shè)備不僅浪費能源，而且會增加設(shè)備安全、故障的風(fēng)險。Gudel自動化系統(tǒng)的設(shè)計使三工序生產(chǎn)得以順利實現(xiàn)而無需運(yùn)行全部壓力機(jī)，只需在空運(yùn)行工位放置轉(zhuǎn)接工作臺，既節(jié)省能源，保證設(shè)備安全，又可提高效率和速度。