自動化沖壓線機械手端拾器磁性吸盤的應用

文／李成，梅曾輝，陶忠平，艾衛東·江鈴汽車股份有限公司

隨著自動化程度越來越高，之前自動化線主要生產外覆蓋件產品，如今門內板件、門框件、結構件等非外覆蓋件也逐漸普及實行沖壓自動化生產。但這些非外覆蓋件在機械手端拾器抓取、傳輸過程中，由于其產品工藝面布局真空吸盤的面積比率低，該類產品工藝和模具設計時，不能合理兼顧機械手自動更換和吸盤布局面設計問題，存在抓取過程中掉料導致停機、產品報廢、掉料產品堵塞廢料坑等問題。該類問題不僅制約了整線生產節拍，也存在很大的不確定因素。

非外覆蓋件沖壓自動化生產現狀

圖1 為SUV 車型尾門內板產品數模圖，由于該產品工藝結構、模具設計時，機械手端拾器設計布局未兼顧設備端拾器枝干縱向高度(H ≤300mm)門柱限制規范要求，導致機械手端拾器自動更換與門立柱干涉(圖2)，存在端拾器枝干與門立柱撞擊的安全風險，故只能采取停機手動裝拆更換，每次手動裝拆需耗時28 分鐘；同時尾門內部產品工藝面真空吸盤覆蓋面積比率低，生產過程中經常出現真空吸盤抓取掉料問題，停機調整處理需耗時25 分鐘；制約著整線生產效率，而且浪費能源。

機械手端拾器磁性吸盤的應用分析

磁性吸盤結構包括：⑴夾式摩擦墊圈，可用于快速更換。⑵鋁制殼身。⑶安裝連接螺紋孔。⑷永磁部件。⑸頂部自帶標準螺紋孔。磁性吸盤應用范圍：⑴搬運多孔金屬板、復雜幾何形狀的激光切割件。⑵搬運磁性工件。

磁性吸盤工作原理(圖3)：⑴依靠氣源推動永磁部件運動。⑵氣源推動永磁部件向下運動，此時為吸取狀態。⑶氣源推動永磁部件向上運動，此時為釋放狀態。⑷氣壓要求：3.5 ～6 個大氣壓可以實現磁力有無的快速切換。

端拾器自動更換干涉解決方案

為解決上述問題，本文提供自動化沖壓線機械手端拾器采用磁性吸盤的應用方式，以解決非外覆蓋件因產品工藝、模具設計不合理，導致機械手自動更換時干涉和真空吸盤抓取掉件問題，具體方案如下：

⑴根據數模分析，將橫桿抓料位置高度往下調，該步驟可降低端拾器枝干縱向高度H。⑵數模中分析找出尾門內外板型面可布置端拾器吸盤區域，并且自動更換時不會與門柱干涉；該分析步驟為了找出不會產生端拾器與門立柱干涉的吸盤布置位置。⑶按照設備自動化規范的要求，分析吸盤布置的位置及吸盤的種類，找出需要的吸盤以及匹配的連接桿。⑷采用磁性吸盤替代真空吸盤不適合布置的產品位置區域。⑸改造機械手橫桿兩端壓縮氣源接頭，讓磁性吸盤采取兩組氣源連接方式，使磁性吸盤能與橫桿兩端壓縮氣源匹配連接。⑹設定壓力機夾爪參數，在壓力機控制功能界面的真空吸盤、工件搬送設定選項里進行夾爪吸盤開始角度及結束角度的設定，角度設定范圍： 0°～359°(精確到1 °) 。

端拾器自動更換干涉問題的解決方式

下面結合分析方案，對解決方式進行說明：⑴將橫桿抓料位置高度往下調，最小距離需滿足橫桿下表面離下模型面最高點50mm。⑵找出尾門內外板型面可布置端拾器吸盤區域并且自動更換時不會與門柱干涉(圖4)。⑶按照設備要求的自動化工具，找出需要的吸盤以及匹配的連接桿。⑷因沖壓自動化線吸盤普遍采用真空泵設備利用文丘里原理輸出一路真空氣源；以往磁性吸盤只接一路，通過壓力差來驅動永磁鐵運動，建立磁力時只有一個大氣壓；釋放磁力時由于與真空吸盤并聯從而輸入磁力吸盤的氣壓并不高，從而磁鐵運動慢，磁性吸盤釋放零件緩慢，有帶件的現象，使用效果不佳；故需改造機械手橫桿兩端壓縮氣源接頭，讓磁性吸盤采取兩組氣源連接方式，使磁性吸盤能與橫桿兩端壓縮氣源匹配連接(圖5)。⑸通過調整端拾器磁性吸盤+小型號真空吸盤方式，設定開啟使用橫桿兩端壓縮氣源，并設置夾爪角度功能，壓縮氣源夾爪角度設置比真空氣源角度提前5°(圖6)。

結束語

本文結合現場生產實例，通過采用磁性吸盤以及對應整改等措施，機械手采用磁性吸盤搬運工件，單獨連接橫桿兩端壓縮氣源，能夠很穩定地搬運多孔、復雜結構的非外覆蓋件，吸盤布置位置也可以有更多選擇，有效地解決了尾門內外板自動裝拆模機械手端拾器與門立柱干涉問題；并將該應用方案推廣至解決門內板件、門框件、結構件等非外覆蓋件在機械手搬運過程中的掉件問題，取得顯著成效，提升了生產效率，節省了能耗。