高速?zèng)_壓生產(chǎn)線后工序碼垛技術(shù)研究及應(yīng)用

文／蔣鑫強(qiáng)，劉亞，張濤·格力電器（珠海）有限公司

隨著鈑金沖壓行業(yè)的發(fā)展，高速?zèng)_壓線的使用已日趨廣泛。由于節(jié)拍高且產(chǎn)品種類多、零件體積大等因素，后工序碼垛基本通過人工碼垛實(shí)現(xiàn)，制約了整體自動(dòng)化水平的提升。同時(shí)員工勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作環(huán)境設(shè)備噪聲大，成了典型“四高”崗位。針對(duì)此種情況，項(xiàng)目組結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，從零件結(jié)構(gòu)分析入手，率先對(duì)頂蓋類零件進(jìn)行突破，解決了無法自動(dòng)碼垛的難題。本文以空調(diào)器頂蓋為例，介紹了高速?zèng)_壓生產(chǎn)線后工序碼垛技術(shù)的研究及應(yīng)用。

傳統(tǒng)方案的瓶頸

高速?zèng)_壓生產(chǎn)線特點(diǎn)

⑴大噸位的壓力機(jī)滿足多品種、大體積零件生產(chǎn)，零件覆蓋率高。

⑵高速的生產(chǎn)節(jié)拍，將沖壓效率提升至16 ～20次/分鐘。

自動(dòng)化碼垛開展難點(diǎn)

⑴采用直坐標(biāo)式機(jī)械手配合工裝定位臺(tái)的組合(圖1)，由于機(jī)械手結(jié)構(gòu)及程序缺陷，隨零件碼垛高度變化后程序不能隨更、取料范圍及高度不能自適應(yīng)多種頂蓋尺寸切換，節(jié)拍僅能滿足普通沖壓線，無法在20 次/分鐘的節(jié)拍下實(shí)現(xiàn)碼垛。

⑵采用機(jī)器人配合送料皮帶線以及工裝定位臺(tái)的組合(圖2)，由于原料油量過多而出現(xiàn)與吸盤滑動(dòng)的問題，無法準(zhǔn)確擺放，碼垛從15 層左右開始出現(xiàn)傾斜，對(duì)機(jī)器人碼垛有直接影響，若要滿足高速生產(chǎn)線的碼垛，需配置多臺(tái)機(jī)器人，在有限的空間難以開展。

項(xiàng)目方案研究與解析

方案總述

由于高速?zèng)_壓線節(jié)拍可達(dá)20 次/分鐘，常規(guī)機(jī)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)快速碼垛，通過滑道以及自重疊放實(shí)現(xiàn)碼垛，再通過機(jī)器人自適應(yīng)夾具一次取整料碼放到工裝箱，解決沖壓與碼垛節(jié)拍平衡問題，取代人工碼垛，通過定制工裝滿足多款頂蓋裝籠要求，實(shí)現(xiàn)工裝標(biāo)準(zhǔn)化及線體通用化。

難點(diǎn)突破

⑴機(jī)器人碼垛節(jié)拍與線體節(jié)拍一致不能降速問題。

解決方案：通過疊放集料裝置，采用多件疊放、一次抓取放料方式。

創(chuàng)新自動(dòng)滑道疊加技術(shù)(圖3)，零件經(jīng)過前端可調(diào)導(dǎo)向的輸送線抵達(dá)滑道位置，利用零件自重自動(dòng)收集工件并堆疊，解決了快速節(jié)拍下無法直接碼垛的難題，成功將快節(jié)拍轉(zhuǎn)化為慢節(jié)拍作業(yè)。

⑵機(jī)器人碼垛需要多類尺寸規(guī)格零件通用，必須考慮夾具通用性問題。

解決方案：采用伺服夾緊，自適應(yīng)零件外形尺寸，無需人工調(diào)整，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在線即時(shí)抓取。

創(chuàng)新多種工件碼垛方式可變技術(shù)，用伺服傳動(dòng)，夾緊機(jī)構(gòu)(圖4)步進(jìn)到指定位置后，夾緊指定的產(chǎn)品，通過控制不同的程序來抓取不同的產(chǎn)品，生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)用戶生產(chǎn)需求來設(shè)定程序，配合工裝形成對(duì)應(yīng)跺型，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。

工作原理和流程

碼垛方案設(shè)計(jì)及現(xiàn)場方案實(shí)施見圖5。

⑴高速生產(chǎn)線尾通過輸送線將零件輸出，輸送線自帶可調(diào)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，適用多種類的零件輸送。

⑵零件沿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)輸送，并滑入對(duì)應(yīng)的集料裝置，落到提升機(jī)托架上，每一次物料通過，提升機(jī)下降相應(yīng)零件的設(shè)定高度。

⑶待托架集到一定數(shù)量(16 ～24 件)的零件后，推入工裝平臺(tái)上，移動(dòng)平臺(tái)上氣缸工作，推送到機(jī)器人抓料位置。

⑷機(jī)器人接收到信號(hào)后，抓取工裝平臺(tái)上物料，放入空工裝托盤上。

⑸當(dāng)單側(cè)工裝托盤上完成一垛料碼垛后，機(jī)器人開始另一側(cè)碼垛。

結(jié)束語

目前，行業(yè)后工序碼垛較為普遍，但是高速?zèng)_壓生產(chǎn)線后工序碼垛由于實(shí)施難度大，困難點(diǎn)多，始終難以突破。項(xiàng)目組通過自身不斷探索與試驗(yàn)，逐步完成此套成熟機(jī)構(gòu)。項(xiàng)目中獨(dú)到的節(jié)拍轉(zhuǎn)化技術(shù)以及垛型和抓取尺寸自適應(yīng)技術(shù)集聚了各組員的智慧結(jié)晶，為客戶創(chuàng)造了良好的作業(yè)環(huán)境與工作體驗(yàn)，推動(dòng)了行業(yè)的智能制造進(jìn)程，推廣性強(qiáng)，為行業(yè)樹立了標(biāo)桿，對(duì)行業(yè)同仁具有借鑒意義。