工业机器人在佛山家电冲压产线的应用

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工业机器人在佛山家电冲压产线的应用近年来随着我国制造业产业升级，机器人在工业生产中得到广泛应用，一方面节省人工，提高生产效率，另一方面提高产品质量，达到质与量的双重提升。

目录

案例背景介绍

本文以广州数控设备有限公司为佛山一家家电制造企业的自动化改造为例，浅谈机器人在家电冲压生产线的应用。

1　背景

近年来随着我国制造业产业升级，机器人在工业生产中得到广泛应用，一方面节省人工，提高生产效率，另一方面提高产品质量，达到质与量的双重提升。在设计产线前首先要了解客户产品、需求及客户现场情况。

1.1 客户产品

客户产品总共有11款，每款形状均有差异，通过观察并分析其形状的共性部分，比较有代表性的形状如图1所示。

有部分是“门”字形，有部分是“回”字形，还有一款是“一”字形，其中“门”字形工件三条边沿需要折弯，“回”字形工件外4条边需要折弯，内4边有些要折弯，“一”字形工件只需要折弯一条边。所有工件都有小凸起，在设计时需要注意避让。

工件尺寸最小为630mm×84mm×0.4mm，最大为790mm×410mm×0.4mm，观察所有工件形状，可知有足够大的平面方便抓取。工件是不锈钢材质，可以选择真空吸盘或电磁铁抓取。但考虑到工件厚度不足，且电磁铁抓取容易粘附碎屑，对产品生产造成影响，最终选择了用真空吸盘的抓取方式。

因本产品是家电产品最外的装配壳，所以对于外观的要求特别高。产品表面有塑料膜，在生产时会有细碎的薄膜脱落，如果落在冲压模里没有及时清理，会使产品产生凹痕，影响产品品质，所以在自动生产中必须增加吹气装置。

1.2 客户现场情况

客户现场地面是水泥地面，但是不够平整，通过打孔取样发现水泥厚度不足，只有约12cm。机器人安装要求20cm以上，所以在设计时需要特别考虑加固措施。

1.3 客户需求

客户要求每15秒生产一个工件，生产工艺可初步定为：S1：从料车取料—S2：通过定位平台定位—S3：机器人抓取工件放入冲床完成工序1成型—S4：机器人抓取工件放入工序2成型—S5：抓取工件放入输送带到工人工作侧。

客户要求设计两个放料小车，一个使用，一个备用。小车要求定位装置，并且小车可以自由移动，方便运载工件。

客户要求整套系统必须配置透明PC防护围栏，安全门必须配置防护锁，送料车入口必须配置安全光栅。

案例实施与应用情况

2　技术难点及解决方案

2.1　项目涉及的产品多，外形差异大

通过和客户沟通，充分了解每一种工件、每一个工艺步骤的工作姿态、正反面情况后，把所有的工件组合到一起。

通过组合分析工件特征，对比得出机器人可以在工件的两个大长边抓取比较合理，同时考虑稳定性和兼容性，在同一个边上设计不少于2个吸盘。

此项目客户冲床的冲压区域比较大，设计的手抓应该足够长才能保证手抓抓放工件便捷可靠。首先确定每台机器人能够抓取的工件数量，因工件比较大，如果一台机器人配备2个手抓，手抓需要占据很大的空间，结合客户现场实际情况，不能这样设计；其次确定工件抓取位置，如前所述采用多排多个吸盘的方式来保证可靠性；再次是客户要求在生产过程中，保证模具的清洁性，需要定时吹气，因工件多样，可以考虑用编程的方法增加吹气的适应性，可以考虑在机器人夹具增加气嘴。综合考虑设计夹具，夹具的重量应该尽量轻便，同时也要兼顾整个夹具刚性。最终设计的夹具如图3所示。

考虑到并不是每一台机器人都必须配置有吹气装置，所以设计两种夹具。吹气装置可以用大的电磁阀+可调方向气嘴喷头来构成，气嘴可以调整方向，方便按需要调整。同时设计的多排吸盘用铝合金和钣金折弯件作为框架连接，既保证夹具的刚性，也尽量减少夹具重量，结实美观。设计好后夹具加最大工件的重量约8.6kg，重心离安装面的距离约800mm。结合夹具负载情况选用广州数控设备有限公司生产的RB20机器人，其负载为20kg，速度快，工作稳定。通过3D模拟抓取每种工件，可以达到运行动作要求，留有安全余量。