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鈑金沖壓自動上下料機械手的研究與開發

作者: yhsstools 時間:2019-08-24 來源:未知
摘要:近年來,隨著我國沖壓技術的不斷發展,其在機械加工中的比重越來越大。隨著沖壓工業的發展,對沖壓生產工藝的要求越來越高。傳統的手動送料方式受到安全、精度、速度等諸多因...

近年來,隨著我國沖壓技術的不斷發展,其在機械加工中的比重越來越大。隨著沖壓工業的發展,對沖壓生產工藝的要求越來越高。傳統的手動送料方式受到安全、精度、速度等諸多因素的制約。它已難以滿足現代生產的需要,并逐漸被自動送料結構所取代?,F階段,不再依靠大量勞動力開展生產活動,已逐步由勞動密集型向技術密集型轉變,沖壓自動化生產是沖壓行業未來的主要發展趨勢。

1 研究開發自動上下板金屬沖壓機械手的意義

為了使沖壓自動化生產線更加高效、一體化,選擇了一些高檔沖壓設備,完成了電器、電子、汽車等行業的生產,使沖壓自動化生產線更加高效、集成化。例如,具有寬工作臺和多個工位的沖頭,其花費了數千萬的人民幣,太貴了。此外,一些企業配備了在生產線上具有高度自由度的移動機器人,以完成生產。這種生產模式主要用于一些大型生產線,如汽車制造行業。然而,就一般企業而言,使用這兩種方法來完成金屬板的沖壓是不現實的。因此,采用了第三種生產方法即機械手實現了自動裝卸的功能,實現了整條生產線的自動化,提高了生產效率,節約了人力資源。
隨著我國鈑金沖壓行業的發展,技術上取得了突破,對自動生產線的需求也越來越迫切。此外,許多企業希望在改進原有設備的基礎上實現自動化生產,節約設備采購成本。因此,采用先進的生產技術,在原有沖壓設備的基礎上進行改造,通過自動上料和卸料機械手完成生產線的自動化,是目前沖壓行業的最佳選擇。

2 各種自動沖壓生產線的比較

2.1 傳統沖壓生產線

傳統自動化生產線的主群是一批單動機械壓機。在不同的壓力機之間安裝了機械手,并設置了一個加工工人,使工件能夠翻轉。這種上下物料的方法是手工和機械的結合,屬于半機械化的管道。目前,我國90%的沖壓企業采用這種生產方法。

2.2 柔性自動送料機構

靈活的自動送料機構位于傳統的機器人系統和多工位導軌輸送系統之間,實現高效,簡單,靈活的自動送料。該系統主要用于大批量生產線,加工方式無變化,不能有效應用于小批量,多品種產品的生產。

2.3 多自由度送料機器人

常見的自動沖壓生產線采用穿梭車或機器人自動送料系統。目前,我國自動沖壓生產線的自動運輸系統就是這種形式。這種生產方式雖然穩定性高,但機器人的購買成本高,價格昂貴而緩慢,只能應用于汽車工業等大型沖壓工業。

2.4 快速送料機械手

近年來,快速進給機械手在中小型沖壓企業中得到了廣泛的應用。這種送料方法不僅快捷,而且適用于各種沖壓生產線。它具有很寬的應用范圍,滿足我國的實際發展需要。然而,這些機械手大多是從國外購買的,價格更昂貴,維護不方便。在中國生產的機械手在圖1中示出。其主要結構包括:(1)端部拾取器;(2)吸盤;(3)導軌;(4)滑塊;(5)支撐板;(6)氣缸;(7)支架;(8)框架。雖然可以實現快速裝卸的功能,但其支架安裝在滑塊上,在上下卸料時不能有效保證其穩定性。
圖1 滑塊式自動上下料機器人

3 送料機械手的設計

3.1 結構原理

本設計基于圖1的滑塊式自動上下料機械手,在保證原有功能不變的前提下,提高了使用的穩定性。主要改進是采用齒輪齒條傳動機構取代其自動滑塊機構,配備輸送帶和電機,實現左右移動功能。電機固定在機架的傳動側,機械手的水平和垂直運動通過齒輪和機架驅動的導軌實現。如圖2所示,結構的主要部件包括:(1)底座;(2)導軌;(3)滑塊;(4)連接板;(5)伺服電機;(6)同步齒帶;(7)滑塊;(8)機架。

圖2 齒輪條自動升降機械手

3.2 工作方式

伺服電機分為平動電機和提升電機。在平動電機啟動后,滑動枕通過傳送帶沿水平方向移動;起重電機啟動后,整個平移機構通過導軌上下移動;當拾起板料時,真空發生器啟動,使真空吸盤對板料產生足夠的吸力,驅動板料移動。通過起重電機的啟動,吸盤上的金屬片被提升到頂部,電機停止工作。然后,整個平移機構被移動到板料需要達到的位置,啟動轉換馬達。關閉真空發生器,真空吸盤停止工作,工件落入工作臺。此時起升電機啟動,使平移機構整體上升,然后通過平動電機移動到下一個板料位置。等待上、下壓力機完成板料沖壓,然后重復移動板料。

3.3 控制方式

整個鈑金沖壓自動上下料機器人的控制可由西門子PLC自動化系統控制。操作員只需在計算機控制界面中完成相關工作參數的設置即可。該系統不僅可以實現整個生產過程的自動化操作,而且還配備了自動報警系統,可以檢測到最終的板材,穩定性高,控制精確,動態性能好。

4 技術特性和經濟指標評價

本文設計了一種齒輪樣條式上下自動機械手,其工作范圍為1到3米,垂直方向上在0.03至0.1米左右,并能達到每分鐘10個以上的有效工作量。目前,該系統已在生產線上投入使用,可完成2毫米厚3公斤厚板材料的沖壓工作。在整個生產線運行過程中,物料輸送精度較高,而運行過程相對穩定,且噪聲不多。圖3顯示了目前正在使用的快速進料自動沖壓生產線的示意圖。

圖3 正在使用的用于快速進料的自動沖壓生產線原理圖

5 結語

目前,社會勞動力成本不斷增加,沖壓工業從傳統的手工機械化向全自動化生產的轉變迫在眉睫。因此,快速送料機械手在生產過程中的應用具有廣闊的發展前景。但是,本文討論的自動上下料機械手在使用過程中仍存在一些問題。例如,難以實現較重的紙張的自動進給,不僅改善真空吸盤,而且完成整個框架結構。
 

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