斯特曼汽車沖壓自動化高速生產(chǎn)線

文／梁靈鋒，任太勝，林朗·斯特曼機(jī)械自動化貿(mào)易(上海)有限公司

二十年前，每臺沖壓機(jī)邊上配有兩位操作員，雙人配合著操作沖壓機(jī)進(jìn)行手動沖壓，大件的生產(chǎn)尤其辛苦，生產(chǎn)效率低下。持續(xù)發(fā)展到今天，我們已經(jīng)有了機(jī)器人和機(jī)械手來承擔(dān)繁重且危險的工作，近十年來金屬沖壓已取得了巨大的發(fā)展，由早期的人工上、下料和手動生產(chǎn)，逐步發(fā)展為斷續(xù)自動生產(chǎn)，直至當(dāng)前完全實現(xiàn)了同步連續(xù)15SPM(每分鐘節(jié)拍數(shù))以上的高速全自動生產(chǎn)，機(jī)械手也不斷的更新迭代，智能化程度不斷提高。

斯特曼公司由Wilfried Strothmann 于1976 年在德國創(chuàng)立，主要業(yè)務(wù)包含沖壓自動化、生產(chǎn)物流以及工業(yè)自動化，1999 年歸入辛北爾康普Siempelkamp 公司，業(yè)務(wù)覆及全球。自創(chuàng)建以來，持續(xù)在輸送系統(tǒng)和材料處理設(shè)備中進(jìn)行創(chuàng)新，多年來斯特曼在汽車行業(yè)沖壓車間有著豐富的經(jīng)驗并成為壓機(jī)間傳輸系統(tǒng)、板料拆垛與傳輸和高動態(tài)的上料、下料機(jī)械手包括端拾器系統(tǒng)專業(yè)供應(yīng)商。

斯特曼是有近50 年專業(yè)生產(chǎn)沖壓自動化設(shè)備經(jīng)驗的制造企業(yè)，為世界各大汽車主機(jī)廠提供了上百條冷沖壓及熱成形自動化生產(chǎn)線，目前最新的高速單臂機(jī)械手(Feeder Plus 6 neo)及高速雙臂機(jī)械手(TTS)具有自有專利技術(shù)，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

沖壓工藝流程

工藝組成

沖壓自動化生產(chǎn)線主要包括上料小車、板料分張單元、拆垛機(jī)械手、上料皮帶機(jī)、清洗機(jī)、涂油機(jī)、過渡皮帶機(jī)、視覺對中裝置、壓機(jī)間傳輸機(jī)械手、線尾皮帶機(jī)、成品檢驗臺、端拾器及自動化更換系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)等，板料由行車或叉車送到拆垛小車上。

運(yùn)行流程

上料→磁性分張→拆垛→雙料檢測→板料傳輸→板料清洗→板料涂油→雙料檢測→板料視覺拍照→上料機(jī)械手對中及送料→沖壓→工序間機(jī)械手送料→沖壓→根據(jù)工序數(shù)量循環(huán)→沖壓→線尾下料機(jī)械手取料、放料→皮帶機(jī)輸送→人工質(zhì)檢→人工裝箱(或自動機(jī)器人裝筐)。

機(jī)械手功能和介紹

拆垛機(jī)械手

相比于其他同類的兩軸拆垛機(jī)械手或拆垛機(jī)器人，斯特曼設(shè)計、使用了多軸拆垛機(jī)械手(圖1)，最大載重可達(dá)100kg，水平方向使用了Y1和Y2軸，同時使用同步皮帶連接一個倍速Y3，1 個Z 軸負(fù)責(zé)驅(qū)動垂直行程，使節(jié)拍可以輕松達(dá)到16SPM，多軸的聯(lián)動配合，在長行程高速運(yùn)動中，在水平Y(jié) 軸方向極大地減少了機(jī)械手的磨損，大幅度地提高了拆垛機(jī)械手的使用壽命，數(shù)年內(nèi)幾乎不需要更換備件，大幅降低了用戶的備件損耗以及維修停機(jī)時間。

圖1 多軸拆垛機(jī)械手

高速單臂機(jī)械手

FP Neo 單臂系列機(jī)械手為高速串聯(lián)沖壓線金屬成形應(yīng)用的需求而特別設(shè)計，如圖2 所示。該系統(tǒng)基于自動化標(biāo)準(zhǔn)組件，在壓機(jī)間直線傳輸而不會改變工件姿勢，傳輸過程中完成板料位置調(diào)整和定位，無需任何過渡工位或穿梭機(jī)。

圖2 FP Neo 單臂系列機(jī)械手

產(chǎn)品性能及優(yōu)勢：⑴最大載重可達(dá)100kg；⑵壓機(jī)間距只需5200mm，大大縮減了沖壓生產(chǎn)線的長度；⑶機(jī)械手具有極高的靈活性，標(biāo)準(zhǔn)配備有9 軸聯(lián)動，最大節(jié)拍可達(dá)16SPM；⑷上料無需增加額外的機(jī)器人來輔助對中，完全通過機(jī)械手自行完成對中并上料；⑸多軸的聯(lián)動以及垂直軸的大行程，使得前臺壓機(jī)與后臺壓機(jī)的模具高度差范圍更大；⑹線尾板料0°～90°的旋轉(zhuǎn)可通過下料機(jī)械手自身完成，不必使用機(jī)器人輔助，大幅減少用戶成本。

高速雙臂機(jī)械手(TTS)

高速雙臂機(jī)械手(TTS)是在我司原有雙臂機(jī)械手(HST)基礎(chǔ)上開發(fā)的新產(chǎn)品，可匹配高速伺服壓機(jī)和機(jī)械壓機(jī)，與國際同類產(chǎn)品相比，具有緊湊、高速、節(jié)能等特色，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，將成為未來沖壓自動化設(shè)備趨勢產(chǎn)品，如圖3 所示。

圖3 高速雙臂機(jī)械手(TTS)

產(chǎn)品性能及優(yōu)勢：⑴最大載重可達(dá)100kg；⑵壓機(jī)間距只需5200mm，大大縮減了沖壓生產(chǎn)線的長度；⑶機(jī)械手標(biāo)準(zhǔn)配備有6 個自由度，最大節(jié)拍可達(dá)18SPM；⑷機(jī)械手安裝于壓機(jī)立柱上，維護(hù)保養(yǎng)極其簡單，零部件可清晰目測檢查，如圖4 所示。

圖4 機(jī)械手安裝于壓機(jī)立柱上

仿真

StroCon PL 是一款可以幫助規(guī)劃、模擬和優(yōu)化STROTHMANN 自動沖壓設(shè)備的軟件，如圖5 所示。

圖5 StroCon PL 軟件

用戶可以在虛擬空間中調(diào)整、檢查自動化設(shè)備(多軸機(jī)械手)所有軸的運(yùn)動，然后在一個獨立的模擬程序中使整個運(yùn)動流程可視化。StroCon PL 還可以檢查所需運(yùn)動流程的動力系統(tǒng)和驅(qū)動參數(shù)，并顯示可優(yōu)化潛力，將為機(jī)器控制系統(tǒng)自動生成多達(dá)84 個單獨軸的最終運(yùn)動流程數(shù)據(jù)組，并通過獨立的文件供控制系統(tǒng)使用。

StroCon PL 程序可以優(yōu)化軌跡曲線，以避免可能發(fā)生的碰撞，并提高設(shè)備產(chǎn)量。在StroCon PL 的幫助下，曲線參數(shù)可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行更改，程序提前計算運(yùn)動曲線，然后在優(yōu)化結(jié)束后直接輸入到機(jī)器的控制系統(tǒng)中。

在優(yōu)化曲線參數(shù)的過程中，程序向用戶直接顯示其操作的影響：除了產(chǎn)生的運(yùn)動曲線外，還有關(guān)于運(yùn)動的信息，即傳輸或被輸送工件和沖壓模具之間的潛在碰撞，以及關(guān)于驅(qū)動器在傳輸中的負(fù)荷系數(shù)、可能的過載、最大行程率等方面的信息。

結(jié)束語

隨著工業(yè)4.0 時代的不斷拓進(jìn)，探索最前沿工控技術(shù)，利用StroCon PL 模擬軟件和高性能機(jī)械手，對工藝進(jìn)行深度的離線仿真和運(yùn)行測試優(yōu)化，不斷地推動工藝設(shè)計極限，在運(yùn)動中創(chuàng)新，未來沖壓自動化將實現(xiàn)更加的簡易、緊湊、高效和穩(wěn)定。