一、鈑金行業(yè)折彎工藝現(xiàn)狀分析
 

　　在鈑金行業(yè)，大多數(shù)企業(yè)目前還從事著傳統(tǒng)的折彎工藝。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于產(chǎn)品多品種、多規(guī)格、小批量，仍然需要多臺(tái)折彎?rùn)C(jī)和大量的技術(shù)熟練、經(jīng)驗(yàn)豐富的鈑金折彎操作工來(lái)完成工件折彎。但是在實(shí)際工作中存在著如下問(wèn)題：一是由于操作工長(zhǎng)時(shí)間工作，耐力沒(méi)有持續(xù)性而導(dǎo)致每次放置的工件高低位置不一致；二是操作工不會(huì)像機(jī)器人一樣保持穩(wěn)定性工作，因此折彎工件因受人工影響，尺寸和折彎精度得不到保證，導(dǎo)致成品質(zhì)量差；三是面對(duì)大工件一般需要3-4個(gè)操作工來(lái)完成搬運(yùn)和操作，而招工難、成本高是企業(yè)的困境；四是操作者工作安全性差，抬著工件干活存在較大的安全隱患，容易發(fā)生工傷事故。
 

　　現(xiàn)在，鈑金設(shè)備折彎?rùn)C(jī)的制造和精度比過(guò)去雖然有了很大提高，但與目前對(duì)智能制造的相關(guān)要求還存在著較大差距，在“智能化生產(chǎn)、個(gè)性化定制、服務(wù)化延伸和網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同”等方面還需要鈑金設(shè)備制造細(xì)分領(lǐng)域和需方的共同創(chuàng)新開拓，這種創(chuàng)新開拓和推廣應(yīng)用就是生產(chǎn)力的又一次提高和解放。
 

　　二、鈑金行業(yè)傳統(tǒng)折彎需要解決的問(wèn)題
 

　　鈑金行業(yè)傳統(tǒng)折彎需要解決如下問(wèn)題：(1)不能實(shí)現(xiàn)多品種、小批量、快速切換；(2)鈑金行業(yè)高精度工件折彎加工精度低，質(zhì)量不穩(wěn)定；(3)鈑金折彎操作工稀缺，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大；(4)人員成本，安全隱患，工藝布局，管理運(yùn)營(yíng)。
 

　　以上問(wèn)題可通過(guò)選用一套智能化機(jī)器人折彎單元(見圖1)來(lái)解決，這套單元包含：數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、德國(guó)KUKA6軸機(jī)器人及第七軸導(dǎo)軌、上料工位、磁性板料分離裝置、預(yù)對(duì)位定位工作臺(tái)、板料翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、上料抓手、成品堆垛、模具庫(kù)、離線編程軟件、參數(shù)化編程軟件和二次開發(fā)的折彎軟件以及延伸服務(wù)等。
 

圖1  機(jī)器人折彎單元
 

　　三、機(jī)器人折彎單元技術(shù)特點(diǎn)
 

　　1．設(shè)計(jì)研發(fā)
 

　　設(shè)計(jì)研發(fā)注重用戶個(gè)性化需求和定制化的特點(diǎn)，以客戶的需求和目標(biāo)為要?jiǎng)?wù)，在每個(gè)技術(shù)方案的制定中與客戶進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交流；二是對(duì)客戶提供的工件加工圖紙進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬分析；三是對(duì)客戶的典型工件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打樣試驗(yàn)；四是對(duì)客戶的工件進(jìn)行分類分析和數(shù)據(jù)處理。在確認(rèn)上述程序性工作完成后，再進(jìn)行技術(shù)方案的制定，在技術(shù)方案和方案圖得到客戶認(rèn)可后就進(jìn)行全面設(shè)計(jì)。
 

　　LAG葛世機(jī)器人折彎單元(見圖2、圖3)在設(shè)計(jì)上采用先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)，在材料、結(jié)構(gòu)、傳感器、實(shí)時(shí)補(bǔ)償、隨動(dòng)、激光角度測(cè)量、自動(dòng)換模、自動(dòng)換抓手、軟件及控制、參數(shù)化編程、離線編程、生產(chǎn)管理軟件和總線控制技術(shù)方面全部采用和選用品牌軟硬件。折彎?rùn)C(jī)機(jī)身設(shè)計(jì)方面采用了目前世界上較先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)分析，憑借多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)折彎?rùn)C(jī)框架結(jié)構(gòu)特征的了解，對(duì)各受力點(diǎn)進(jìn)行有限元分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)折彎?rùn)C(jī)的側(cè)肩、上橫梁、下梁及下橫梁各結(jié)構(gòu)點(diǎn)的力學(xué)分析，充分保證了機(jī)床設(shè)計(jì)的合理性、可靠性和穩(wěn)定性。
 

圖2 機(jī)器人折彎單元三維設(shè)計(jì)-單機(jī)
 

圖3 機(jī)器人折彎單元三維設(shè)計(jì)-雙機(jī)
 

　　機(jī)器人折彎單元的設(shè)計(jì)旨在用新的技術(shù)(軟件、硬件)，實(shí)現(xiàn)智能化產(chǎn)品概念，以便在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換、實(shí)時(shí)補(bǔ)償和折彎跟蹤隨動(dòng)。主要解決的問(wèn)題及獲得的效果是：
 

　　(1)解決了鈑金定制化生產(chǎn)的工藝難題，解決了如電梯行業(yè)的多產(chǎn)品、小批量(5-10件)、多品種零件的快速切換生產(chǎn)問(wèn)題。(2)解決了產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、制件精度低、產(chǎn)品一致性差的問(wèn)題。(3)解決了生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)布局及工藝路線不合理的問(wèn)題。(4)解決了招工難、人力成本高、人工折彎勞動(dòng)強(qiáng)度大的問(wèn)題。(5)提高了折彎精度及自動(dòng)化程度，提高了企業(yè)智能制造的能力，提升了客戶參觀的視覺(jué)效果。
 

　　2．獨(dú)特的機(jī)架結(jié)構(gòu)
 

　　傳統(tǒng)折彎?rùn)C(jī)一般采用焊接式機(jī)架，包括左右立柱、下橫梁(工作臺(tái))、油箱和支撐方梁采用整體焊接結(jié)構(gòu)。LAG葛世機(jī)器人折彎單元中的折彎?rùn)C(jī)機(jī)架(見圖4)沒(méi)有采用焊接機(jī)架結(jié)構(gòu)，而是采用的機(jī)架鉚接技術(shù)，下橫梁(工作臺(tái))與立柱之間采用高強(qiáng)度鋼螺栓緊固連接，這種柔性連結(jié)充分保證了機(jī)身在高強(qiáng)度載荷情況下，能極大程度地降低機(jī)架應(yīng)力變形，保持機(jī)床精度的長(zhǎng)久穩(wěn)定性。
 

　　其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(1)確保了機(jī)器無(wú)焊接應(yīng)力變形；(2)提高了機(jī)器裝配精度；(3)提高了機(jī)器使用壽命；(4)大幅提高了液壓補(bǔ)償精度。
 

圖4  機(jī)架鉚接技術(shù)
 

　　3．傳感器技術(shù)（精密電位計(jì)）應(yīng)用
 

　　為了保證高精度的鈑金折彎，在折彎?rùn)C(jī)的上橫梁(滑塊)和下橫梁(工作臺(tái))安裝了傳感器(見圖5)，在工作狀態(tài)時(shí)，將上、下橫梁的變形量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反饋到數(shù)控系統(tǒng)(PC)，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算比對(duì)后，輸出相應(yīng)的補(bǔ)償值驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償油缸進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，以獲得滿意的制件精度。
 

圖5  傳感器應(yīng)用
 

　　4．補(bǔ)償技術(shù)
 

　　G-FLEX墻板比例型變補(bǔ)償系統(tǒng)為一項(xiàng)補(bǔ)償技術(shù)，該補(bǔ)償系統(tǒng)在折彎?rùn)C(jī)上無(wú)論折彎條件隨著板材厚度、長(zhǎng)度或折彎位置發(fā)生任何變化，都能保證每次折彎角度在全長(zhǎng)內(nèi)完全一致，消除光柵尺的測(cè)量誤差，保證機(jī)器的精度。
 

　　G-CS自動(dòng)撓補(bǔ)系統(tǒng)通過(guò)閉環(huán)控制，在板厚一定的折彎情況下簡(jiǎn)化了復(fù)雜的試折彎工作過(guò)程，即使折彎工件的長(zhǎng)度不同，或者在折彎?rùn)C(jī)的不同位置都能確保折彎出來(lái)的工件具有完全一致的角度及直線度，無(wú)需人工干預(yù)。可實(shí)現(xiàn)高折彎精度，好穩(wěn)定性，可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
 

　　四、折彎隨動(dòng)技術(shù)
 

　　LAG葛世機(jī)器人折彎單元在折彎過(guò)程中，應(yīng)對(duì)不同大小和板厚的工件，可根據(jù)折彎?rùn)C(jī)滑塊的運(yùn)行速度進(jìn)行自動(dòng)跟隨(見圖6)，自動(dòng)調(diào)整。該技術(shù)由意大利LAG葛世專用機(jī)器人折彎應(yīng)用軟件包LK-RBC-Rev4.0來(lái)實(shí)現(xiàn)。
 

圖6 折彎隨動(dòng)
 

　　五、激光角度測(cè)量技術(shù)
 

　　AMS角度測(cè)量系統(tǒng)(見圖7)通過(guò)閉環(huán)的激光角度在線測(cè)量系統(tǒng)，在機(jī)器人自動(dòng)折彎過(guò)程中，AMS的自動(dòng)應(yīng)用程序及內(nèi)置激光角度測(cè)量裝置的自動(dòng)角度測(cè)量系統(tǒng)與G-CS系統(tǒng)配合工作，保證彎曲角精度。其主要特點(diǎn)為：
 

　　(1)通過(guò)激光在線檢測(cè)工件回彈后的折彎角度；(2)受力檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算折彎回彈量；(3)件根據(jù)下模寬度的不同可自動(dòng)調(diào)整進(jìn)深；(4)通過(guò)閉環(huán)的激光角度在線測(cè)量系統(tǒng)，保證折彎成品率達(dá)到99.5%以上。
 

圖7  AMS角度測(cè)量系統(tǒng)
 

　　六、機(jī)器人自動(dòng)（ATC）換抓手、換模
 

　　機(jī)器人自動(dòng)(ATC)換抓手(見圖8)、換模是鈑金領(lǐng)域完全的智能自動(dòng)化操作方式，該方式由自動(dòng)換模軟件、機(jī)器人和模具庫(kù)(見圖9)組成。當(dāng)選配自動(dòng)換模系統(tǒng)時(shí)，精密折彎中心從此可以全自動(dòng)隨機(jī)折彎小批次的不同產(chǎn)品。利用自動(dòng)更換模具的功能，折彎?rùn)C(jī)中的模具不再成為限制因素，可全程無(wú)人處理部件。機(jī)器人自動(dòng)機(jī)械裝置的抓手更換模具的速度非常快，隨時(shí)可折彎下批部件。
 

　　圖8 抓手庫(kù)                                                                                  圖9 模具庫(kù)
 

　　1．自動(dòng)換模軟件
 

　　自動(dòng)換模軟件的主要特點(diǎn)為：
 

　　(1)通過(guò)附件的圖形化界面，用戶能夠立即看到整個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)狀；在該界面的右邊，有一個(gè)圖形表示模具的狀態(tài)，對(duì)這些模具當(dāng)前的位置進(jìn)行分區(qū)。(2)整個(gè)界面包括折彎上模區(qū)域、折彎下模區(qū)域和模具庫(kù)；模具的展示遵循模具本身的尺寸，被夾持的工位位置。(3)上下模用不同顏色區(qū)分；在該界面的左上邊，有對(duì)折彎?rùn)C(jī)上所裝模具的詳細(xì)描述。兩個(gè)部分：一個(gè)是解釋上模，一個(gè)是解釋下模，通過(guò)識(shí)別碼和現(xiàn)有位置來(lái)描述被夾持的模具。
 

　　2．管理功能
 

　　按下模具管理(見圖10)、產(chǎn)品管理、模具庫(kù)管理、模具設(shè)置管理等圖標(biāo)，會(huì)彈出一個(gè)相應(yīng)的窗口，以便對(duì)相關(guān)任務(wù)進(jìn)行設(shè)置或管理。
 

圖10 模具管理
 

　　按下設(shè)置圖標(biāo)可以打開管理設(shè)置的條框。注：如采用機(jī)器人自動(dòng)換模系統(tǒng)，模具上配置專用換模接口及專用模具庫(kù)。
 

　　七、數(shù)控順序折彎技術(shù)
 

　　數(shù)控順序折彎技術(shù)是一套適用于對(duì)工件形位公差加工有要求的高精度折彎控制系統(tǒng)(見圖11)。該裝置由一套帶軌道的兩組數(shù)控前推料裝置運(yùn)行系統(tǒng)構(gòu)成，位移由傳感器傳輸反饋，整個(gè)運(yùn)行由數(shù)控系統(tǒng)控制，控制軸由X3\X4及Z3\Z4組成。通過(guò)配置位移的數(shù)控前推料裝置和后擋塊進(jìn)行折彎，即使工件落料尺寸達(dá)到±1mm，也能輕松確保關(guān)鍵尺寸在可控誤差之內(nèi)，提高制件精度和效率。
 

圖11 順序折彎
 

　　八、軟件及控制
 

　　在機(jī)器人折彎單元中我們應(yīng)用了參數(shù)化編程軟件、離線編程軟件(見圖12)和生產(chǎn)管理軟件，同時(shí)二次開發(fā)了折彎隨動(dòng)、自動(dòng)換模、自動(dòng)換抓手、柔性碼垛、實(shí)時(shí)補(bǔ)償、板邊尋邊、柔性翻轉(zhuǎn)技術(shù)和總線控制技術(shù)。可極大地滿足各類客戶鈑金折彎的技術(shù)和軟件需求。
 

圖12 離線編程
 

　　九、結(jié)束語(yǔ)
 

　　隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)整體水平的提高，鈑金制造業(yè)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新層次的要求。終，能為用戶排憂解難的設(shè)備將會(huì)獲得用戶的青睞。LAG葛世機(jī)器人折彎單元具有適合客戶的生產(chǎn)方式，好地硬件及軟件結(jié)合，適合客戶多品種、小批量、快速切換和無(wú)需首片試制的特點(diǎn)。
 

　　(原標(biāo)題：WMEM|機(jī)器人折彎單元的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用)