數(shù)控多工位自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線伺服料垛臺(tái)車創(chuàng)新設(shè)計(jì)

杜建新，傅 巖，周勝德，張長(zhǎng)亮

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

數(shù)控多工位自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線用于汽車車身覆蓋件的沖壓加工，能夠?qū)摪灏凑漳＞咝螤顩_壓成為所需形狀，例如車門等流線型的鈑金件。在整個(gè)生產(chǎn)線中提供鋼板料垛的系統(tǒng)稱為自動(dòng)化供料系統(tǒng)，本項(xiàng)目伺服料垛臺(tái)車是該系統(tǒng)中的重要組成單元，多工位自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線體現(xiàn)了當(dāng)今世界沖壓裝備的發(fā)展趨勢(shì)，每分鐘生產(chǎn)次數(shù)最高可達(dá)25～30 次（相當(dāng)于12h 連續(xù)工作可生產(chǎn)18000 件），效率是自動(dòng)化線的2～3 倍。具有智能化、高速化、復(fù)合化、節(jié)能環(huán)保很多優(yōu)勢(shì)。其核心技術(shù)主要由德國(guó)、意大利、日本等國(guó)掌握，價(jià)格昂貴，設(shè)計(jì)制造和維修維護(hù)周期長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了多工位壓力機(jī)在國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)中的應(yīng)用。

1 技術(shù)方案

齊二機(jī)床打破技術(shù)壟斷，自行研制2500t 數(shù)控多工位自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線，配備本項(xiàng)目研制的伺服料垛臺(tái)車，現(xiàn)已通過(guò)國(guó)家重大專項(xiàng)驗(yàn)收。如圖1 所示。伺服垛料臺(tái)車的功能如圖2 所示。

圖1 伺服料垛臺(tái)車

圖2 伺服料垛臺(tái)車功能

在普通垛料臺(tái)車的基礎(chǔ)上增加料片伺服托舉裝置、料片對(duì)中定位裝置、余料接管裝置及雙垛料臺(tái)車不間斷供料無(wú)縫銜接控制等功能，實(shí)現(xiàn)每分鐘最高25次不間斷供料，并完成余料接管、料片對(duì)中定位工序。

2 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 伺服控制料片托舉裝置

采用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)料片伺服托舉功能，垛料臺(tái)車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為可分體式帶托舉平臺(tái)，平臺(tái)下部連接由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲杠裝置（絲杠裝置調(diào)整精度高并定位可靠），在料垛上方安裝光電開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)料垛高度，端拾器不斷抓取料片，伺服電機(jī)按照程序設(shè)計(jì)不斷提升料垛，達(dá)到指定高度不間斷供應(yīng)料片。當(dāng)剩余料片達(dá)到程序設(shè)定高度時(shí)，余料接管裝置啟動(dòng)，接管剩余料片，托舉平臺(tái)下降，與垛料小車一起開(kāi)出，另一個(gè)已經(jīng)準(zhǔn)備好的垛料小車開(kāi)進(jìn)，完成不間斷供料無(wú)縫銜接。

垛料臺(tái)車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為可分體式帶托舉平臺(tái)，托舉平臺(tái)自動(dòng)提升到拆垛位置，提升距離700mm，有效載荷最大7000kg，料堆高度最大600mm。快速移動(dòng)速度8m/min，慢移動(dòng)速度2m/min，開(kāi)入開(kāi)出時(shí)間60s。

2.2 垛料臺(tái)車集成料片對(duì)中及定位功能

進(jìn)口自動(dòng)化設(shè)備設(shè)有單獨(dú)的料片對(duì)中和定位裝置，有拍打?qū)χ卸ㄎ唬瑘D像比對(duì)對(duì)中定位等，這些方式都需要在自動(dòng)化線中額外增加裝置實(shí)現(xiàn)。

本項(xiàng)目在臺(tái)車上設(shè)置可以在定位槽內(nèi)滑動(dòng)的定位桿，使結(jié)構(gòu)更加緊湊，功能更加多樣化，有效降低設(shè)計(jì)制造成本。

2.3 余料檢測(cè)功能

垛料小車實(shí)現(xiàn)不間斷供料需要兩臺(tái)小車交替使用，在伺服系統(tǒng)控制的托舉平臺(tái)提升到一定高度時(shí)，即剩余料片達(dá)到信號(hào)提取高度時(shí)，光電開(kāi)關(guān)發(fā)送換料信號(hào)，由余料接管裝置接管剩余料片，托舉平臺(tái)下降，小車A 開(kāi)出，已經(jīng)準(zhǔn)備好的小車B 開(kāi)進(jìn)，繼續(xù)供料。

2.4 余料接管裝置

在經(jīng)過(guò)計(jì)算能夠滿足換小車時(shí)間供料需求的料片達(dá)到指定高度時(shí)，余料接管裝置啟動(dòng)，支撐剩余料片，此時(shí)可以更換垛料小車，將已經(jīng)完成對(duì)中定位的料垛運(yùn)送到接管裝置下方，等待余料接管裝置收回，新料垛舉升，實(shí)現(xiàn)不間斷持續(xù)供料。

2.5 雙臺(tái)車的無(wú)縫銜接（不間斷供料）控制

進(jìn)行雙臺(tái)車的換料啟動(dòng)-停止-定位、臺(tái)車X、Z 方向移動(dòng)控制及與余料接管裝置協(xié)同工作控制等方面的研究。在時(shí)間循環(huán)關(guān)系圖中進(jìn)行工作時(shí)間設(shè)定，利用三維仿真軟件進(jìn)行過(guò)程控制模擬，確認(rèn)動(dòng)作無(wú)誤后實(shí)現(xiàn)編程控制。

3 經(jīng)濟(jì)效益及產(chǎn)業(yè)化前景

本項(xiàng)目已經(jīng)應(yīng)用于齊二機(jī)床設(shè)計(jì)制造的TDL-4 3200 型、TDL-4 2500 型數(shù)控多工位自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線，項(xiàng)目總體產(chǎn)值超過(guò)1.5 億元，后續(xù)合同將繼續(xù)產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有超過(guò)2000 億元的車身沖壓件市場(chǎng)份額，改造升級(jí)和新增設(shè)備市場(chǎng)巨大，多工位壓力機(jī)市場(chǎng)及自動(dòng)化供料系統(tǒng)市場(chǎng)前景十分可觀。

本項(xiàng)目研究成果主要應(yīng)用在多工位自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線供料系統(tǒng)中，因設(shè)計(jì)制造成本低于國(guó)外進(jìn)口價(jià)格，并且在售后服務(wù)和維修維護(hù)價(jià)格方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，與此同時(shí)，伺服料垛托舉裝置和余料檢測(cè)余料接管裝置將成為技術(shù)亮點(diǎn)，在用戶市場(chǎng)中得到廣泛認(rèn)可，促進(jìn)自動(dòng)化供料系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展。