真空機(jī)械手

沖壓生產(chǎn)線不但有很高的運(yùn)動(dòng)速度，還要求有很高的板材運(yùn)送定位精度。用于沖壓生產(chǎn)線上自動(dòng)化上下料真空吸盤式機(jī)械手按照板材的規(guī)格，準(zhǔn)確地將板材輸送到位。

在汽車鈑金件的生產(chǎn)過程中，對(duì)沖壓技術(shù)和沖壓模具提出了一系列的要求。在高速?zèng)_壓機(jī)床和多功能沖壓模具中，僅僅是“高速”和“多功能”還不能滿足生產(chǎn)的要求，只有實(shí)現(xiàn)連續(xù)地向沖壓機(jī)床和沖壓模具輸送板材，并且沖壓后的鈑金工件能在極短的時(shí)間內(nèi)從沖壓模具中取出并輸送到下一個(gè)沖壓工位時(shí)，才能保證實(shí)現(xiàn)理論計(jì)算的經(jīng)濟(jì)效益。正確的沖壓工藝應(yīng)該是：對(duì)整個(gè)鈑金件的沖壓工藝過程進(jìn)行仔細(xì)的分析與研究，保證從板材上料時(shí)開始到鈑金件完成加工的整個(gè)過程，有著預(yù)想的z*短生產(chǎn)節(jié)拍。

從原則上講，沖壓機(jī)床的工作節(jié)拍決定了沖壓生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍。沖壓生產(chǎn)線的上下料機(jī)構(gòu)和工件傳送機(jī)構(gòu)的工作時(shí)間，應(yīng)與沖壓機(jī)床的沖壓時(shí)間相吻合。為了盡可能的減少或者消除沖壓機(jī)床和模具的輔助時(shí)間，板材的上下料裝置和工件的運(yùn)送機(jī)構(gòu)必須能盡快地完陳個(gè)上下料和工件輸送任務(wù)，以減少?zèng)_壓生產(chǎn)線的停機(jī)時(shí)間。

板材的準(zhǔn)確定位

在鈑金件的沖壓生產(chǎn)加工中，需要注意的一個(gè)重要問題是沖壓生產(chǎn)過程的可靠性?？煽啃砸环矫嬷傅氖菬o故障的板材上下料，另一方面指的是工藝技術(shù)的可行性。要做到這些必須考慮到整個(gè)沖壓生產(chǎn)線中所有設(shè)備部件和生產(chǎn)部件的性能。由于沖壓機(jī)和模具通常不會(huì)成為問題的焦點(diǎn)，因此動(dòng)態(tài)的、可靠的零部件定位就具有非常重要的意義了（圖1）。

圖1 在將板材送入沖壓模具的運(yùn)動(dòng)中,除了很高的加速度以外還要求有很高的板材運(yùn)送定位精度。

Lāpple集團(tuán)公司的子公司Heibronner公司，多年來一直是汽車工業(yè)的合作伙伴，是沖壓技術(shù)、模具技術(shù)和金屬成形加工技術(shù)的專家。在Lāpple集團(tuán)中，有175臺(tái)沖壓生產(chǎn)設(shè)備，其中75%的是公司自己研制生產(chǎn)的。通過這些自主研發(fā)的沖壓生產(chǎn)設(shè)備，可以按照用戶提出的特定生產(chǎn)要求進(jìn)行沖壓試驗(yàn)，完成用戶要求的鈑金件的試制。這種沖壓試驗(yàn)也適用于模具和鈑金件的傳送裝置，因?yàn)閷?duì)于許多生產(chǎn)汽車零部件的用戶來講，鈑金件的質(zhì)量要求是非常高的。其他的要求還包括小批量生產(chǎn)時(shí)具有極高的靈活性。對(duì)于需要經(jīng)常更換產(chǎn)品的沖壓生產(chǎn)線，不僅僅要經(jīng)常更換沖壓模具、更換沖壓生產(chǎn)線的NC數(shù)控程序，機(jī)器人和鈑金件傳送機(jī)構(gòu)的機(jī)械手也需要經(jīng)常更換或者重新配置。

由于沖壓設(shè)備的產(chǎn)品換型往往需要占用較長(zhǎng)的停機(jī)時(shí)間，因此Lāpple公司采用的是徹底更換機(jī)器人的整個(gè)機(jī)械手，從而可以更換的是使沖壓生產(chǎn)線完成產(chǎn)品換型。Lāpple公司所使用的機(jī)器人為六坐標(biāo)機(jī)器人，配備了真空吸盤機(jī)械手。這些機(jī)械手也是按照用戶的要求按照工建要求專門設(shè)計(jì)的。機(jī)械手是由J.Schmalz 公司生產(chǎn)的。

專門配置機(jī)械手

機(jī)械手由輕結(jié)構(gòu)鋼管構(gòu)件、真空吸盤、真空器、電磁控制閥、真空開關(guān)等零部件組成。由于嚴(yán)格按照工件和用戶的要求設(shè)計(jì)機(jī)械手，所以在設(shè)計(jì)時(shí)采用了標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)械人連接接口，而且機(jī)械手的專用真空吸盤可以適合各種不同工件。企業(yè)在實(shí)踐中積累了豐富的機(jī)械手設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，所設(shè)計(jì)的機(jī)械手完全的能與板材吻合，并能毫無問題的與機(jī)器人連接，具有很高的剛性和板材輸送精度。由于機(jī)械手的手臂采用的是鋼管結(jié)構(gòu)件，因此運(yùn)動(dòng)控制離合器、連接件和橫拉桿等部件的重量都減輕了不少，這也進(jìn)一步地提高了機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)性能，堅(jiān)守了板材工件運(yùn)送加速和減速運(yùn)動(dòng)過程中的彈性抖動(dòng)。

在Heibronner市生產(chǎn)廠的5號(hào)沖壓生產(chǎn)線中，采用的是3班工作制，每周工作7天。沖壓生產(chǎn)線中輸送板材的機(jī)器人配備的就是真空機(jī)械手，并且可以按照z*大8m/s的速度運(yùn)動(dòng)。為了對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過程和動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行優(yōu)化，在機(jī)器人的外部，對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)時(shí)間控制程序進(jìn)行了編制，優(yōu)化，z*后才將z*終優(yōu)化好的程序傳送到?jīng)_壓生產(chǎn)線中的各個(gè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)中。

自動(dòng)化的沖壓設(shè)備、自動(dòng)化的模具更換、自動(dòng)化的機(jī)械手更換和自動(dòng)化的控制程序交換系統(tǒng)，允許沖壓生產(chǎn)線能夠進(jìn)行自動(dòng)化的更換沖壓產(chǎn)品，即自動(dòng)化的完成沖壓設(shè)備的調(diào)整，從而比其他沖壓生產(chǎn)線有著更短的產(chǎn)品換型輔助時(shí)間。沖壓生產(chǎn)線可以每天進(jìn)行兩次設(shè)備調(diào)整，沖壓兩種不同的鈑金件。機(jī)器人可以在機(jī)械手庫(kù)中自動(dòng)取出產(chǎn)品換型所需的機(jī)械手（圖2）。機(jī)器人的可更換真空吸盤式機(jī)械手提高了沖壓生產(chǎn)線工作的可靠性，并且進(jìn)一步保證了機(jī)械手可由數(shù)量少，工作可靠的標(biāo)準(zhǔn)零部件制成，例如使用了Ejector真空組件，由5個(gè)Schmalz公司生產(chǎn)的集成式SMP Mega 泵組成的真空吸盤組件（圖3），在該組件中還集成了電磁控制閥和數(shù)字真空開關(guān)。

視板材運(yùn)送情況，機(jī)械手可以配備專用的真空吸嘴。例如Schmalz公司的SAF型（盤式吸嘴）、SAB型（波管式吸嘴）、SAOB型（橢圓型波管吸嘴）、SAOF型（橢圓型盤式吸嘴）和SAOG型（鐘型吸嘴，橡膠材料為HS45）真空吸盤（圖4）。這樣一來，一組真空吸盤可以由不同種類的吸嘴組成，使整個(gè)真空機(jī)械手有著很好的橫向力承受能力。吸嘴有著不同的吸取性能，在吸取有油的板材時(shí)有著很好的自我防護(hù)性能。

圖3 系列的模塊式集成吸嘴直接安裝在機(jī)器人中

圖4 沖壓生產(chǎn)線中運(yùn)送轎車側(cè)板箱的機(jī)器人，它所使用的吸嘴是橢圓型的波管式吸嘴，可以與被沖壓板材的表面形狀很好的匹配

圖5  沖壓板材運(yùn)送中使用的內(nèi)部帶有彈簧桿的盤式機(jī)械手和具有重復(fù)工件檢驗(yàn)功能的真空吸盤式機(jī)械手

集成式的吸嘴

采用Schmalz集成式吸嘴后，真空機(jī)械手吸取板材時(shí)間明顯縮短，板材運(yùn)送過程更可靠。這種模塊式的機(jī)械手制造工藝的優(yōu)點(diǎn)是，可以使用不同的真空吸嘴或者真空吸嘴或者真空吸盤。這種真空吸盤式的機(jī)械手可以保證安全可靠的板材定位。機(jī)械手采用的節(jié)能型壓縮機(jī)可以節(jié)省壓縮空氣的消耗量，從而節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。

z*后要說的是，在板材沖壓生產(chǎn)線的第一個(gè)沖壓工位上所使用的Schmalz真空機(jī)械手，使一套由5個(gè)SMP集成式吸嘴，SAF盤式吸嘴，F(xiàn)STI彈簧桿和真空吸盤構(gòu)成的，它可以檢查板材是否重疊，并將重疊板材分開（圖5）。所有的吸嘴都安裝在彈簧桿上，從而可以有效地補(bǔ)償平衡板材的變形。即使在板材沒有水平放置的情況下，也可以保證真空吸盤可靠的吸取工件 。

這種板材上料裝置和萬能型真空吸盤式機(jī)械手適用于各種不同板材上料。由不同種類的吸嘴組成的機(jī)械手保證了可以按照板材的大小和形狀準(zhǔn)確的輸送到位。