工業(yè)機器人在模壓刨花板自動修邊的應(yīng)用

韋香露

（湛江碧麗華模壓木制品有限公司，廣東 湛江 524334）

模壓刨花板，是由橡膠木“枝丫材”資源、通過多道工序加工成的合格刨花，加上改性脲醛樹脂膠黏劑和三聚氰胺浸漬紙，在成型的固定模具中，經(jīng)過高溫高壓下一次性壓制成型（如圖1 所示），其產(chǎn)品屬木質(zhì)刨花板中的一個分支，產(chǎn)品的各項物理力學(xué)性能都高于普通刨花板，使用范圍較廣，可用于建筑、家庭、學(xué)校用具、物流運輸?shù)阮I(lǐng)域。根據(jù)刨花板生產(chǎn)工藝和特點，生產(chǎn)產(chǎn)品的模具由成上模具和下模具組合而成，在生產(chǎn)時上模具在液壓缸的壓力下緩緩下壓，下壓到下模具厚度規(guī)時停止運動，兩模具的接合處就會形成一條接縫，使多余的三聚氰胺浸漬紙從這條接縫伸出，我們稱為刨花板的邊。在后續(xù)工序中要對這個邊進行打磨去除，使產(chǎn)品整齊美觀，不易割傷。

1 模壓刨花板自動化修邊蘊含的價值

1.1 提高工作效率，降低工人工作強度

圖1 模壓刨花板生產(chǎn)示意圖

在模壓刨花板行業(yè)中，由于模壓產(chǎn)品無規(guī)則變形特性，導(dǎo)致產(chǎn)品很難進行定位跟蹤，無法進行產(chǎn)品固定式的機械化加工。長期以來，一直采用人工操作修邊的生產(chǎn)方式。工人每天幾千次的機械式工作，使用了大量的勞動時間和精力，而且人工修邊存在諸多不足，無法保證產(chǎn)品的修邊質(zhì)量。利用工業(yè)機器人可高速運行的特性進行修邊自動化改造，可保證修邊線速度達400mm/s 的線速度以上，以前由兩人一組才能完成的修邊工序，使用機器人后一個人就可以輕松操作，且多種規(guī)格產(chǎn)品可以一鍵切換，在同等條件下大大降低工人的工作強度，提高了產(chǎn)品修邊的工作效率。

1.2 提高修邊精度，保障產(chǎn)品質(zhì)量

在傳統(tǒng)模壓板修邊過程中，修邊工序是由人手持打磨設(shè)備進行打磨，打磨時的力度大小和打磨速度都會影響產(chǎn)品修邊的質(zhì)量，且人工打磨精度和平整度無法保障，經(jīng)常有產(chǎn)品被打傷打壞的情況出現(xiàn)，給企業(yè)造成了經(jīng)濟損失。利用工業(yè)機器人進行自動化改造，結(jié)合現(xiàn)代化多種定位方式，能精準地控制產(chǎn)品修邊量，穩(wěn)定產(chǎn)品的修邊質(zhì)量，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1.3 增強生產(chǎn)過程的安全性

在傳統(tǒng)模壓板修邊過程中，由人工一只手拿打磨機，另一只控制產(chǎn)品的旋轉(zhuǎn)。打磨機在工作時打磨片是高速旋轉(zhuǎn)的，打磨片受力過大時容易破損飛出。操作人員每天幾千次重復(fù)的操作，工作壓力較大難免會發(fā)生錯誤，造成安全事故的發(fā)生。且刨花板在修邊時會產(chǎn)生大量的粉塵，對操作人員的身體健康造成不良影響，使用機器人進行自動化改造，設(shè)備可配備除塵系統(tǒng)，除塵效率可達98%以上，人工只負責(zé)整棟產(chǎn)品上下料，減少了粉塵的接觸時間和機器傷害，改善了工作環(huán)境，減少了環(huán)境污染,實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)的目標(biāo)。

2 工業(yè)機器人在模壓刨花板自動修邊的應(yīng)用

2.1 工業(yè)機器人簡介

工業(yè)機器人是面向各個領(lǐng)域的多自由度的機器設(shè)備，它能夠自動完成各項工作，是靠自身動力和基數(shù)能力完成各種功能的一種機械設(shè)備。在各行業(yè)生產(chǎn)加工過程中，配合當(dāng)代自動化生產(chǎn)的需要,把處高溫鑄件和重型物體等作業(yè)的工人從險、臟、重的作業(yè)中解放出來。例如，在沖壓、鑄造、焊接、涂裝、搬運等工作中，完成對人體有害物品的運輸或生產(chǎn)操控作業(yè)。如今，工業(yè)機器人已經(jīng)發(fā)展到了第三代，智能化水平已經(jīng)得到了較大的提升，可依靠自身的視覺信息、觸覺信息采集各項數(shù)據(jù)，精準地完成各項任務(wù)。在未來社會發(fā)展中，機器人的應(yīng)用和發(fā)展是一個必然的趨勢。

2.2 工業(yè)機器人持修邊機直接修邊工作方式

采用六自由度關(guān)節(jié)機器人加裝修邊機，模擬人工修邊方式進行修邊。首先準備一塊標(biāo)準的模壓產(chǎn)品，采用真空吸盤固定在指定位置，按照產(chǎn)品尺寸和修邊量記錄好機器人運動軌跡，設(shè)置好機械手運行的各項參數(shù)，調(diào)好機械手運行的線速度。然后，進行產(chǎn)品修邊測試，測試產(chǎn)品規(guī)格為1200×420×18，測試數(shù)量為20 張，測試速度為全速的30%。從測試的結(jié)果得出，在20 張產(chǎn)品修邊中僅有10 張產(chǎn)品為合格，其他產(chǎn)品有的修不到有的修的過度，其主要原因是產(chǎn)品變形和密封變化所致。機器人執(zhí)行命令時軌跡是重復(fù)不變的，當(dāng)板面變化比較少時修邊量正常，修出的板面邊部均勻平整；當(dāng)板面變形較大時，向下彎的地方修邊刀修不到，向上翹的地方修邊刀則直接修平，造成過度修邊影響產(chǎn)品等級，因此該修邊方式不適用模壓板修邊工作。

2.3 工業(yè)機器人持修邊機加激光跟蹤工作方式

從上述工作方式中得出，模壓刨花板和其他標(biāo)準材料不一樣，標(biāo)準材料變形量很小，配合高重復(fù)精度機器人，可以保證產(chǎn)品合格率98%以上；但模壓產(chǎn)品的變形量大且是無規(guī)則，固定式軌跡無法進行產(chǎn)品精準修邊。所以在上述工作方式的基礎(chǔ)上加上激光跟蹤傳感器，利用激光跟蹤傳感器的視覺信息識別，實現(xiàn)設(shè)備實時在線跟蹤，配合強大的操作軟件，自動進行運行軌跡調(diào)整，解決產(chǎn)品變形修邊定位難的問題。但在經(jīng)過同樣的測試方式后，產(chǎn)品修邊合格率也僅達到60%多，從修邊的產(chǎn)品結(jié)果分析得出，由于模壓產(chǎn)品修邊時修邊速度比較快，修邊時產(chǎn)生的粉塵、紙碎等，干擾激光跟蹤識別能力，往往低地方?jīng)]修到，高的地方有修的過度了。且修出的板邊部不平整，波浪感明顯。所以，該修邊方式也不能滿足需求。

2.4 工業(yè)機器人手持修邊機加機械跟蹤工作方式

從上述的兩種修邊方案結(jié)果得出，機器人直接式軌跡修邊或激光跟蹤式軌跡修邊都有它的局限性，第一種方式適用的是精度高不變形的產(chǎn)品，而第二種方案適用的是運動速度慢變形量少的產(chǎn)品。所以，在工作方式三選擇機械跟蹤的方式進行產(chǎn)品邊部定位，首先在修邊機夾具上加裝兩塊微調(diào)定位塊，對產(chǎn)品邊部的上表面和側(cè)面定位，確保修邊刀到產(chǎn)品邊部的位置保持一致。其次，在加裝修邊機上下、左右方向的移動軌道，使修邊機能跟隨產(chǎn)品的上下、左右變化而自動調(diào)整位置。按要求安裝完成后如圖2 所示，對產(chǎn)品進行修邊測試，測試產(chǎn)品規(guī)格為1200×420×18，測試數(shù)量為20 張，測試速度為全速的30%。從測試的結(jié)果得出，在20 張產(chǎn)品修邊中有19 張產(chǎn)品為合格，有1 張產(chǎn)品在一處在轉(zhuǎn)角地方修邊量過少。修邊的線速度在直線運動時可達350mm/s,轉(zhuǎn)彎時可達200mm/s。修邊速度是人工修邊速度的4 倍，且能夠一天24 小時連續(xù)工作。精準使用機器人修邊平整度好、故障率低，精準可滿足高效生產(chǎn)的需要。

3 結(jié)語

綜合上述，應(yīng)用工業(yè)機器人高精度、高速度的運動方式，對模壓刨花板進行修邊有明顯的優(yōu)勢。自動化程度高，操作方便，能夠降低修邊工人操作技能要求，提高產(chǎn)品修邊的精度和平整度，保障產(chǎn)品的質(zhì)量。同時，機器人長時間運轉(zhuǎn)也不會疲勞，速度可達人工修邊的兩倍以上，大大提高了生產(chǎn)效率。提高生產(chǎn)操作的可靠性和安全性，減少了人體和粉塵的接觸時間，降低了職業(yè)病發(fā)生概率。為了更好地運用機器人，模壓板企業(yè)要多利用現(xiàn)代自動化科技，結(jié)合企業(yè)自身實際情況，改進和完善其中還存在的問題，以此來保障效益的最大化。

圖2 機器人自動修邊工作圖