機(jī)械手自動(dòng)折彎方案的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,飯金件被廣泛應(yīng)用于汽車、電力、家電、化工、食品、網(wǎng)絡(luò)通信等行業(yè),飯金加工工藝和生產(chǎn)效率在一定程度上影響著這些行業(yè)的發(fā)展。立體飯金的成型方式主要分為硬模成型和軟模成型兩種。硬模成型需要開(kāi)發(fā)專用的沖壓模具,成本較高:軟模成型主要體現(xiàn)為折彎成型,使用簡(jiǎn)單通用的折彎模具,成本較低,且能滿足工藝復(fù)雜的產(chǎn)品加工需求。隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快,硬模開(kāi)發(fā)的成本越來(lái)越高,因此人們更加青睞折彎成型的加工方式,但折彎加工對(duì)操作員的技術(shù)要求較高,因此對(duì)自動(dòng)折彎進(jìn)行研究與應(yīng)用顯得尤為重要。

1折彎工藝分析

1.1折彎工藝原理

折彎工藝原理如圖1所示,將上、下模分別固定于折床的上、下工作臺(tái)上,利用馬達(dá)產(chǎn)生的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)相對(duì)運(yùn)動(dòng),結(jié)合上、下模形狀,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)板材的折彎成型。

1.2折彎動(dòng)作分析

折床靜止時(shí)上模處于上死點(diǎn),當(dāng)折彎開(kāi)始時(shí),上?？焖傧蛳逻\(yùn)動(dòng)到慢速點(diǎn),此時(shí)折床開(kāi)始變速,根據(jù)設(shè)定的折彎速度運(yùn)動(dòng)到壓板點(diǎn),上模繼續(xù)下壓,工件受到擠壓開(kāi)始彎曲,上模下壓至下死點(diǎn),工件完成折彎。

2機(jī)器人的選用

由于折彎工藝具有一定的復(fù)雜性,自動(dòng)折彎時(shí)機(jī)器人需要跟隨工件同步運(yùn)動(dòng),跟隨過(guò)快或過(guò)慢都會(huì)導(dǎo)致工件變形甚至報(bào)廢,因此機(jī)器人的選用對(duì)自動(dòng)折彎的效果具有關(guān)鍵性作用。本方案選用FANUC-R2000ic/165F六軸機(jī)器人,該機(jī)器人行程大,載重強(qiáng)(可滿足大工件自動(dòng)折彎需求）,重復(fù)定位精度高,適配時(shí)折彎跟隨系統(tǒng),調(diào)試簡(jiǎn)單,適用于自動(dòng)折彎。

3自動(dòng)折彎方案設(shè)計(jì)

自動(dòng)折彎系統(tǒng)主要由以下幾部分組成:折床、機(jī)器人、夾爪、重力對(duì)中臺(tái)、上下料臺(tái)、分料機(jī)構(gòu)、測(cè)厚系統(tǒng)、換向臺(tái)、編碼器等,如圖2所示。

一臺(tái)折彎?rùn)C(jī)由一臺(tái)機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)折彎作業(yè):機(jī)器人通過(guò)夾爪從上料臺(tái)抓取工件,將工件搬運(yùn)到對(duì)中臺(tái)上方,放下工件,通過(guò)重力對(duì)中臺(tái)以及2D視覺(jué)檢測(cè)完成對(duì)工件的二次定位抓取,以提高精準(zhǔn)度:再通過(guò)測(cè)厚系統(tǒng)對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè),防止多抓、錯(cuò)料:通過(guò)檢測(cè)后機(jī)器人將工件翻轉(zhuǎn)并移動(dòng)到折床下模上方進(jìn)行靠位:靠位完成后折彎開(kāi)始,機(jī)器人跟隨工件同步向上移動(dòng)直到折彎結(jié)束:通過(guò)換向臺(tái)對(duì)工件進(jìn)行換向,確保在不同方向進(jìn)行折彎時(shí)能有效連續(xù)完成折彎作業(yè):最后將折彎好的工件進(jìn)行碼垛,如果工件級(jí)面要求較高則不可疊放,可以增加機(jī)器人取放隔板的動(dòng)作,以保護(hù)工件外觀面。

整個(gè)過(guò)程由機(jī)器人自動(dòng)取料、放料、定位、檢測(cè)、翻轉(zhuǎn)、配合折床折彎,實(shí)現(xiàn)全制程無(wú)人自動(dòng)折彎。

4方案驗(yàn)證

按照設(shè)計(jì)的方案,采用折床小松PAs5020與機(jī)器人FANUC-R2000ic/165F,工件展開(kāi)尺寸為1052.8mm×993.8mm×1.0mm,折彎角度為90a,折彎尺寸為(9.0±0.25）mm、(15.0±0.25）mm、(21.0士0.25）mm,使用上模為GZJ3090、下模為GV59060進(jìn)行方案驗(yàn)證。機(jī)器人運(yùn)行的點(diǎn)位通過(guò)人工校對(duì)完成,模具及工件參數(shù)設(shè)置如表1所示。

通過(guò)I/0信號(hào)控制折床與機(jī)器人的動(dòng)作。機(jī)器人將工件移動(dòng)到折床下模上方,使工件完全貼合模具,再推動(dòng)工件移動(dòng),直到后定規(guī)上的感應(yīng)開(kāi)關(guān)打開(kāi),折床接收到感應(yīng)開(kāi)關(guān)信號(hào)后開(kāi)始執(zhí)行折彎動(dòng)作,機(jī)器人通過(guò)編碼器獲取折床的上死點(diǎn)、壓板點(diǎn)、下死點(diǎn)的工具坐標(biāo),同時(shí)計(jì)算出工件在折彎過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)路徑,并沿著路徑與折床同步運(yùn)動(dòng),從而完成折彎跟隨動(dòng)作。折床下壓至下死點(diǎn)后快速回到上死點(diǎn),機(jī)器人帶著工件退出折床,完成一次自動(dòng)折彎。驗(yàn)證過(guò)程如圖3、圖4所示。

使用200Pcs工件對(duì)自動(dòng)折彎效果及穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)證,并抽檢10Pcs成品對(duì)折彎角度及尺寸進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如表2所示。由檢測(cè)結(jié)果可以看出,工件經(jīng)機(jī)器人自動(dòng)折彎后的角度及尺寸都在公差范圍內(nèi),由此可見(jiàn)該自動(dòng)折彎方案可行。

5結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合折彎工藝原理,設(shè)計(jì)了一套運(yùn)用機(jī)械手的自動(dòng)折彎方案,利用折床和機(jī)器人對(duì)自動(dòng)折彎方案進(jìn)行了多次驗(yàn)證,結(jié)果表明機(jī)器人的自動(dòng)折彎效果良好,可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人取代人工折彎作業(yè)。