工業機器人在佛山家電衝壓產線的應用

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工業機器人在佛山家電衝壓產線的應用近年來隨着我國製造業產業升級，機器人在工業生產中得到廣泛應用，一方面節省人工，提高生產效率，另一方面提高產品質量，達到質與量的雙重提升。

目錄

案例背景介紹

本文以廣州數控設備有限公司為佛山一家家電製造企業的自動化改造為例，淺談機器人在家電衝壓生產線的應用。

1　背景

近年來隨着我國製造業產業升級，機器人在工業生產中得到廣泛應用，一方面節省人工，提高生產效率，另一方面提高產品質量，達到質與量的雙重提升。在設計產線前首先要了解客戶產品、需求及客戶現場情況。

1.1 客戶產品

客戶產品總共有11款，每款形狀均有差異，通過觀察並分析其形狀的共性部分，比較有代表性的形狀如圖1所示。

有部分是「門」字形，有部分是「回」字形，還有一款是「一」字形，其中「門」字形工件三條邊沿需要折彎，「回」字形工件外4條邊需要折彎，內4邊有些要折彎，「一」字形工件只需要折彎一條邊。所有工件都有小凸起，在設計時需要注意避讓。

工件尺寸最小為630mm×84mm×0.4mm，最大為790mm×410mm×0.4mm，觀察所有工件形狀，可知有足夠大的平面方便抓取。工件是不鏽鋼材質，可以選擇真空吸盤或電磁鐵抓取。但考慮到工件厚度不足，且電磁鐵抓取容易粘附碎屑，對產品生產造成影響，最終選擇了用真空吸盤的抓取方式。

因本產品是家電產品最外的裝配殼，所以對於外觀的要求特別高。產品表面有塑料膜，在生產時會有細碎的薄膜脫落，如果落在衝壓模里沒有及時清理，會使產品產生凹痕，影響產品品質，所以在自動生產中必須增加吹氣裝置。

1.2 客戶現場情況

客戶現場地面是水泥地面，但是不夠平整，通過打孔取樣發現水泥厚度不足，只有約12cm。機器人安裝要求20cm以上，所以在設計時需要特別考慮加固措施。

1.3 客戶需求

客戶要求每15秒生產一個工件，生產工藝可初步定為：S1：從料車取料—S2：通過定位平台定位—S3：機器人抓取工件放入沖床完成工序1成型—S4：機器人抓取工件放入工序2成型—S5：抓取工件放入輸送帶到工人工作側。

客戶要求設計兩個放料小車，一個使用，一個備用。小車要求定位裝置，並且小車可以自由移動，方便運載工件。

客戶要求整套系統必須配置透明PC防護圍欄，安全門必須配置防護鎖，送料車入口必須配置安全光柵。

案例實施與應用情況

2　技術難點及解決方案

2.1　項目涉及的產品多，外形差異大

通過和客戶溝通，充分了解每一種工件、每一個工藝步驟的工作姿態、正反面情況後，把所有的工件組合到一起。

通過組合分析工件特徵，對比得出機器人可以在工件的兩個大長邊抓取比較合理，同時考慮穩定性和兼容性，在同一個邊上設計不少於2個吸盤。

此項目客戶沖床的衝壓區域比較大，設計的手抓應該足夠長才能保證手抓抓放工件便捷可靠。首先確定每台機器人能夠抓取的工件數量，因工件比較大，如果一台機器人配備2個手抓，手抓需要占據很大的空間，結合客戶現場實際情況，不能這樣設計；其次確定工件抓取位置，如前所述採用多排多個吸盤的方式來保證可靠性；再次是客戶要求在生產過程中，保證模具的清潔性，需要定時吹氣，因工件多樣，可以考慮用編程的方法增加吹氣的適應性，可以考慮在機器人夾具增加氣嘴。綜合考慮設計夾具，夾具的重量應該儘量輕便，同時也要兼顧整個夾具剛性。最終設計的夾具如圖3所示。

考慮到並不是每一台機器人都必須配置有吹氣裝置，所以設計兩種夾具。吹氣裝置可以用大的電磁閥+可調方向氣嘴噴頭來構成，氣嘴可以調整方向，方便按需要調整。同時設計的多排吸盤用鋁合金和鈑金折彎件作為框架連接，既保證夾具的剛性，也儘量減少夾具重量，結實美觀。設計好後夾具加最大工件的重量約8.6kg，重心離安裝面的距離約800mm。結合夾具負載情況選用廣州數控設備有限公司生產的RB20機器人，其負載為20kg，速度快，工作穩定。通過3D模擬抓取每種工件，可以達到運行動作要求，留有安全餘量。