平板板料分張裝置在自動化設備中的應用

黃 偉，孫斌，方亮，顧鴻順，陸啟宇

（1.江蘇亞威機床股份有限公司，江蘇 揚州 225200；2.江蘇捷凱電力器材有限公司，江蘇 揚州 225200）

0 引言

在數控板料沖壓自動化生產中，上料系統的碼料堆垛作為整個生產線的前置工序，直接影響加工的成敗和效率。若上料過程中出現取雙料或多料的情況，就會對沖壓設備和模具造成損壞，引發加工停滯。因此，分張裝置分離板料的成功率與穩定性，顯得尤為重要。

1 板材分張需求

在機械制造行業，加工板材種類繁多，有鋼板、銅板、鋁板、不銹鋼板、鈦板、塑料板等。從材料特性來分類，可以分為磁性材料和非磁性材料；進一步從板厚大小來劃分，又可以分為薄板和厚板。加工板材為了避免氧化，涂有防銹油，在疊放時板料之間會產生粘性及真空。這就增加了機械手吸盤取料時準確吸取單張板料的難度，造成了取料失敗的結果。因此在吸取板料時需要分張裝置對板料進行分張，不同材料對應的分張方法和要求也大不相同，適用性更廣的分張裝置才是更優的選擇。

2 基本分張方法與常規市場應用

目前市場上常用的板料分張方法主要有磁力分張、氣動分張、機械分張等。

2.1 磁力分張

磁力分張只適用于薄板或者面積小的磁性材料，它的工作原理是利用強力磁鐵的磁化作用，使得同一側的鋼板同極磁化。根據同性相斥的原理，板材之間會產生排斥力，在排斥力的作用下板材之間會形成一定間隙，此時機械手吸盤就可以實現單張板料的抓取。如圖1 所示。

圖1 磁力分張應用實例

2.2 氣動分張

氣動分張通常采用氣刀法，它的工作原理是壓縮空氣進入風刀高壓腔，氣流通過噴嘴后在氣刀長度方向形成一張均衡的具有強沖擊力的氣流薄片，對著板材中間吹氣，將板材分離。如圖2 所示。但此方法所需能源消耗較大，且成功率不穩定。

圖2 氣刀法原理示意圖

2.3 機械分張

機械分張是場合適用最廣的分張方法，它不受材料磁性和板厚的限制，可適用于大多數板材的分張。它的原理是利用齒形板對料垛進行勾取，將料垛的最上層板料分離出來，再由機械手吸盤抓取走。此方法易造成鋼板邊緣被劃傷。

瑞典BRODD 在氣刀法和機械分張法基礎上進行改進，采用空氣式板材分離方法，研制出了一款同時適用于磁性和非磁性板料的分張器產品，可以處理扁平材料，鋼板、銅板、鋁板、鈦板、塑料板，較之高壓氣刀系統更節能、耗氣量更低。其在材料較多樣的生產環境中具有優勢。BRODD 分張器應用實例如圖3 所示。

圖3 BRODD 分張器應用實例圖

3 設備與應用

3.1 活動刮板式分張裝置

本公司基于機械分張原理，設計了一款刮板式板料分張裝置，配合吸盤機械手，聚氨酯毛刷，扳邊裝置一起工作。

3.1.1 應用場合與對象

此刮板式板料分張裝置，可應用在沖壓單元上下料中。如圖4 所示，板料整齊地堆放在碼垛臺車（103）上，工作時，機械手吸盤（102）吸附在板料上，扳邊裝置（101）在氣缸作用下，對板材進行扳邊，同時刮板式板料分張裝置（104）對板材進行分張，最上方分張開的板材一側掛在聚氨酯毛刷（105）上，最后機械手吸盤（102）將板材抓取走。

圖4 刮板式板料分張裝置應用圖

3.1.2 結構組成

如圖5 所示，刮板式板料分張裝置由拉伸彈簧（201）、折彎支架（202）、連接墊板（203）、導向氣缸（204）、氣缸安裝支座（205）、刮板（206）、銷軸（207）、彈簧連接軸（208）組成。

圖5 刮板式板料分張裝置結構圖

其中，導向氣缸（204）通過緊固件裝配在氣缸安裝支座（205）上，連接墊板（203）與導向氣缸（204）活塞桿連接板連接，折彎支架（202）固定在連接墊板（203）上，刮板（206）在銷軸（207）的連接配合下，與折彎支架（202）相連，兩個彈簧連接軸（208）通過螺栓緊固件分別固定在折彎支架和刮板上，拉伸彈簧兩端安裝在彈簧連接軸（208）上，整個板料分張裝置通過氣缸安裝支座（205）裝配在吸盤架上表面處。

3.1.3 工作原理

工作時，首先機械手吸盤吸附在板料上，并緩慢抬升少量高度，接著分張裝置的導向氣缸開始工作，活塞桿作收縮運動，折彎支架與刮板隨著活塞桿運行到堆垛板料側邊的上端位置。此時氣缸上的接近開關給出監測信號，扳邊裝置開始對板料進行扳邊的動作。刮板在與板料進行碰撞和接觸后，會在彈簧拉力和板料作用力的作用下自動調整至與板料邊部接觸，且刮板與板料側邊作相互運動。因刮板前端接觸面是密集鋸齒面，板料側邊與鋸齒面相碰撞，可以破壞板料間的粘性，使之分開，完成板料分張的工作。

經實踐，本裝置在實際自動化生產線中有幾個非常明顯的優點：1.通用性強，對于磁性板料與非磁性板料，以及薄板與厚板，都可以進行分張；2.穩定性高，通過刮板與板料側邊連續碰撞振動的方法進行分張，原理簡單實用；3.在拉伸彈簧的作用下，刮板與板料側邊的相互作用力可調節，刮板的使用壽命更長，且此結構更換刮板也很方便。

3.2 吹氣式扳邊裝置

本公司基于機械分張和氣動分張原理，設計了一款吹氣式板料分張裝置。

3.2.1 應用場合與對象

此吹氣式板料分張裝置，可應用在折邊單元上下料中。如圖6 所示，板料整齊地堆放在輸送支架部件（301）上，吸盤抓手（302）吸附在板料上，對板材進行扳邊和分張，通過抓手移動組件（303）進行上料。如圖7 所示，其中，吸盤抓手（302）包含左右兩側的吸盤底板（401），迷你氣缸（402），波紋吸盤（405），可翻轉底板（407），吊臂板（403），測厚裝置（406），吹氣式板料分張裝置（404）。

圖6 吹氣式板料分張裝置應用圖

圖7 吹氣式板料分張裝置結構總圖

3.2.2 結構組成

如圖8 所示，吹氣式板料分張裝置由氣缸支撐板（501），行程開關（502），三軸氣缸（503），過渡連接板（504），雙耳環氣缸支座（505），圓形氣缸（506），單向節流閥（507），接近開關（508），氣缸連接棒（509），吸盤底板（510），吹氣接頭（511），止轉片（512），彈簧（513），吹氣導桿（514），吹氣夾（515），波紋吸盤（516），快插接頭（517）以及其他緊固件組成。吹氣式板料分張裝置通過氣缸支撐板（501）安裝在吸盤抓手的可翻轉底板（407）上。

圖8 吹氣式板料分張裝置結構圖

3.2.3 工作原理

工作時，吹氣式板料分張裝置先吸附在上料板材的邊角處，吸著板材少量抬升50mm 左右，圓形氣缸與三軸氣缸聯動工作，對板料進行扳邊，圓形氣缸帶動吸盤底板和真空吸盤同時做向前抬升的組合運動，將板材的一角不停地向上扳動掀起。同時，吹氣導桿處，高壓氣流對著板材間隙處進行4 次/s 頻率的噴氣，使板材產生震動，從而分離，完成板料分張的工作。

經自動化生產線的實際工作驗證，本裝置的分張功能可靠穩定，靈活性高，成本低，通用性強。