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七軸機器人和機械手在沖壓生產線中的比較

作者: yhsstools 時間:2019-08-28 來源:未知
摘要:隨著各廠家對沖壓生產線拍頻要求的不斷提高,操作速度較快的機械手逐漸出現,但機械手存在價格高、設備穩定性差等缺點,推動了七軸機器人的誕生。七軸機器人具有價格低廉、機...

在沖壓的自動化生產中,機器人和機械手操作設備統稱為自動化設備。在沖壓生產線上投入使用的最早的自動設備是六軸機器人。隨著各廠家對沖壓生產線節奏要求的不斷提高,操作速度較快的機械手逐漸出現,但機械手存在價格高、設備穩定性差等缺點,推動了七軸機器人的誕生。七軸機器人具有價格低廉、機械手速度快等優點。目前,廣泛使用的機器人是六軸機器人,即機器人總共有六個可移動的旋轉軸。為了提高機器人的操作速度,在第5軸和第6軸的關節上增加了一個附加的第七軸,這是一種專用于高速處理壓力機之間零件的方法。七軸機器人可分為電氣七軸和機械七軸.目前國內企業也廣泛使用機械手,一共有四個旋轉軸,在壓力機之間來回擺動,用于零件的處理。

本文將就七軸機器人和機械手在性能參數、投資成本、安裝方式、可靠性、柔性、可操作性和可維修性等幾個主要方面進行描述和對比,希望能夠幫助企業在以后建造出性價比更高的沖壓生產線。下文所涉及的節拍均是凈節拍和理論值,生產線為斷續模式,機械手為單臂機械手,七軸機器人為電氣七軸機器人。

性能參數

性能參數是各生產企業在項目前期需要著重考慮的一個參數,因為它直接影響到前期的投資和后期的產能,進而影響整個工廠的運營和管理。在自動化設備的性能參數里主要有設備所能達到的節拍、柔性、運動軌跡、對壓力機的間距要求等,機械手與七軸機器人性能參數的對比如表1所示。

投資成本

依據筆者的工作經驗,一條普通的國內壓力機自動化生產線,一條機械手和一條七軸機器人生產線投資成本分別是2000萬元和1500萬元(該數據僅作為本文的參考對比,不作為實際項目投資的價格參考)。

安裝方式

自動化結構確定下來后,接下來的事情就是現場安裝了。七軸機器人和機械手的現場安裝方式明顯不同,具體的對比如表2所示。

從表2中可以看出,就對地面的要求而言,機械手的適應能力更強。且現在工廠的建設是為了方便設備的吊裝和后期的維護,建造更多的鋼板地面。然而,機器人在受壓力機振動影響方面有著更大的優勢。由于機械手鋼梁與壓力機柱的連接幾乎是剛性的,中間雖設有緩沖裝置,但緩沖效果有限,壓力機的振動和前后晃動對機械手的影響非常嚴重。當振動較大時,肉眼可以清楚地看到機械手身體的晃動。

表1 機械手與七軸機器人性能參數對比

表2 機械手與七軸機器人的安裝方式對比

設備的可靠性

可靠性應該說是設備最重要的參數之一。當設備可靠性無法保證時,投資成本、性能參數等都無足輕重了。

本公司的一個生產基地有兩條六軸機器人自動化線和一條機械手生產線。機械手生產線于2012年投入生產,兩條六軸機器人生產線分別于2006年和2009年投入生產。從使用情況來看,機器人設備的可靠性要遠高于機械手。機械手設備的停線指標每個月都超出規定,其故障率是六軸機器人的5~10倍。

七軸機器人生產線在國內還不多,所以無法客觀地對七軸機器人的可靠性做出確切評價。但可以肯定的是,六軸機器人是一個很成熟的產品,七軸是作為六軸的一個附加軸,如果有問題,最多也就是第七軸會有不穩定的表現。

設備柔性

該設備的靈活性是:自動化設備適應現場生產零件的變化、沖壓設備安裝尺寸公差、模具結構變化等。由于七軸機器人和機械手在安裝方式、機械結構和工作方式上的局限性,機械手的柔性遠低于七軸機器人。機械手只能在前后壓力機之間進行直線運動,這就要求前、后壓力機的定位和模具的定位都很高,前后壓力機的中性點為2mm。如果壓力機或模具的誤差精度超過2mm,機械手將無法準確地獲取材料或準確地放置材料。機器人不存在這樣的問題,由于機器人前六軸的柔性,機器人的位置可以隨意調整,無論壓力機或模具的誤差是2mm還是2cm,都可以通過調整機器人的位置進行調整。

可操作性和可維修性

設備安裝后,將交付業主使用。接下來要面對的是設備的操作和維護。對于設備的運行,主要體現在新部件的調試和日常運行中。機器人和機械手的操作通過手持設備進行,設備的單軸或多軸聯動操作以多種方式進行,使設備能夠滿足操作者的要求。就作者的經驗而言,機器人的操縱性與機械手的可操作性是一樣的。對于設備的維護,設備的維護主要是由于設備的簡單維護和技術掌握。七軸機器人和機械手在維護方面各有優缺點,無法用統一的標準進行測量。

結束語

在中小型零件生產領域,多站壓力機的存在可能使自動化設備失效。無論是七軸機器人,還是各種機械手或多站壓力機,企業在項目設備選擇的初期階段,結合自身的零件特點、現場安裝條件、投資成本等條件進行綜合考慮,最好的自動化設備是最合適的設備。

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