淺談沖壓產(chǎn)線自動化的升級方案

2019-02-22 09:56:30· 來源：鍛造與沖壓作者：鄒章帝

沖壓作為整車生產(chǎn)中重要的組成部分，與整個企業(yè)的生產(chǎn)效率息息相關(guān)。而在當前市場形勢突變和人工成本上升的背景下，沖壓自動化的升級也就成為了各企業(yè)之間提高制造柔性和生產(chǎn)效率的必經(jīng)之路。本次舒勒公司推出的最新的自動化方案和技術(shù)不僅可以應(yīng)用在新的壓機線上，使新的壓機線走在行業(yè)的技術(shù)前沿，還可以匹配到現(xiàn)有壓機線上，通過自動化改造給現(xiàn)有的壓機線帶來新的活力，并且最大限度的挖掘現(xiàn)有壓機線的產(chǎn)能。

自動化升級是發(fā)展趨勢

為什么自動化升級會成為將來沖壓產(chǎn)線的趨勢？筆者認為有以下六個原因：

⑴質(zhì)量要求的提高。市場環(huán)境對沖壓件的質(zhì)量要求不斷提高，自動化升級可以給整線的質(zhì)量控制帶來極大的幫助。

⑵設(shè)備的可靠性需求。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，相比于老舊的自動化和手動加工，全新的設(shè)備會隨著質(zhì)量的提高而更加可靠，可以大大減少沖壓線的故障停產(chǎn)時間。

⑶生產(chǎn)的靈活性需求。各種特殊沖壓件的自動化抓取和運輸往往是自動化的難點，有時不得不需要靠人工來代替，這樣會大大降低生產(chǎn)效率。而全新的自動化設(shè)備在提高質(zhì)量和可靠性的基礎(chǔ)上，具備更高的靈活性，是提高整線生產(chǎn)靈活性的必要條件。

⑷更高的產(chǎn)能需求。對于一些老舊的沖壓線，通過升級最新的自動化和控制系統(tǒng)，可以充分利用壓機上下模開合的窗口時間和空間，提高產(chǎn)能。

⑸人力資源減少。長期以來中國的人口紅利正在慢慢消失，企業(yè)招工難，人力成本飆升，自動化代替人工是未來的趨勢。

⑹舊備件正逐步退出市場。之后舊備件會比較難購買并且替換成本也會越來越高，綜合成本和設(shè)備性能角度考慮，自動化改造是比較合理的解決方案。

全新的自動化方案

舒勒全新自動化方案涵蓋了整個沖壓線，從線首、壓機間到線尾。這些方案既可以應(yīng)用在新沖壓線項目上，同時也可以匹配到現(xiàn)有壓機線改造中。

線首料垛物流自動化

如圖1 所示，舒勒公司引進了自動導航小車AGV 方案，為沖壓線適配AGV 接口，在工業(yè)4.0 的背景下，通過引入AGV 動態(tài)物流系統(tǒng)，改變現(xiàn)有的人工駕駛運輸模式，實現(xiàn)料垛物流自動化，給沖壓車間帶來變革性的影響，實現(xiàn)穩(wěn)定安全、智能高效的物流環(huán)境。

圖1 托盤上的料垛由AGV 運送至拆垛區(qū)

線首料垛拆垛自動化方案

針對不同客戶的不同需求，舒勒可以匹配最合適的拆垛方案。例如：低速拆垛方案，使用一個立式機器人拆垛；高速拆垛方案，使用兩個懸掛式機器人（頂部加了第七個線性軸）來同時拆垛，同時帶有端拾器自動更換、雙料檢測、自動磁性分張器、剪式升降臺等功能，如圖2 所示。

(a) 帶一個立式機器人的拆垛方案

(b) 帶兩個懸掛式機器人的拆垛方案

圖2 線首料垛拆垛自動化方案

線首料片清洗及涂油

對于料片清洗，舒勒清洗機（圖3）可以持續(xù)穩(wěn)定的保持對料片優(yōu)秀的清潔效果和均勻穩(wěn)定的殘留油膜量；同時涂油機（圖4）能對料片進行高效穩(wěn)定的涂油，給后續(xù)沖壓質(zhì)量帶來保證。

圖3 清洗機

圖4 涂油機

圖5 掃描對中臺

料片對中方案

如圖5 所示，舒勒最新的對中設(shè)備- 線性掃描對中臺，相比傳統(tǒng)的對中方式，這種對中設(shè)備可以實現(xiàn)行進間的料片測量對中，料片在傳送帶上無需停下，在行進中位置信息被掃描測量，傳送到對中機器人位置時直接被機器人擺正。這樣帶來了兩個比較明顯的優(yōu)勢，一個是節(jié)省了料片在傳送帶上的時間，另一個是這種對中方式的應(yīng)用使得對中機器人的端拾器沒有任何限制。另外，這種線性掃描對中設(shè)備還在內(nèi)部集成了LED 照明光源，結(jié)構(gòu)緊湊，維護方便，不再需要單獨架設(shè)外部光源，很大程度節(jié)省了外部空間。

壓機間自動化方案

舒勒公司研發(fā)的舒勒橫桿機器人CBR 4.0（圖6），集成了伺服驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)軸，可以實現(xiàn)超靈活的零件定位，適應(yīng)各種特殊的部件抓取和下料。該機器人可以匹配5 到12m 的壓機間距，是老舊壓機線自動化改造的最佳選擇，同時也可以為新壓機線帶來超高的靈活性。其高度集成化的電氣設(shè)計和先進的能量回收系統(tǒng)提升了該機器人的可靠性，大大降低了維護投入。

圖6 舒勒橫桿機器人4.0

線尾自動化方案

目前國內(nèi)絕大多數(shù)的沖壓線的線尾質(zhì)檢和裝箱，都是由人工來進行的。在對沖壓線生產(chǎn)效率和質(zhì)量要求都有提高的大趨勢下，人工質(zhì)檢和裝箱的弊端也開始凸顯出來，線尾的自動化升級也成了很多企業(yè)關(guān)注的重點。而舒勒自動化技術(shù)在線尾可以提供成熟高效的自動質(zhì)檢和自動裝箱方案。

自動質(zhì)檢方案

如圖7 所示，在質(zhì)檢機器人端部集成高端的光學掃描檢測系統(tǒng)，可檢測出各類沖壓缺陷，根據(jù)客戶需求可以細分為在線質(zhì)檢和離線質(zhì)檢，在線質(zhì)檢能夠檢查所有零件的關(guān)鍵表面，離線質(zhì)檢則是根據(jù)客戶需求，從每10 到15 個零件中抽取一個零件進行100% 的表面質(zhì)檢，相比人工質(zhì)檢更加精確高效并且可靠和穩(wěn)定，同時產(chǎn)生的電子檢測數(shù)據(jù)可以存儲并分析，為后續(xù)的質(zhì)量缺陷分析和模具維修提供重要的參考。另外，在舒勒的自動質(zhì)檢方案中，質(zhì)檢的速度可以完全匹配生產(chǎn)的速度，不會因為自動質(zhì)檢設(shè)備的加入而降低整線的生產(chǎn)效率。

圖7 自動質(zhì)檢

自動裝箱方案

根據(jù)客戶需求舒勒可提供定制化方案，從最基本到最高端的方案，最基本的裝箱單元主要包括帶線性軸的立式或者懸掛式機器人和貨架，每一個裝箱模塊配備兩個裝箱單元保證連續(xù)運行，確保裝箱速度匹配上生產(chǎn)速度，并且所有零件100% 全覆蓋做到自動裝箱，不需要人工介入。另外對于零部件變形比較敏感，質(zhì)量要求較高的客戶，人工抓取大而薄的覆蓋件時不可避免的會產(chǎn)生應(yīng)力集中造成局部變形，而裝箱機器人端拾器力度穩(wěn)定和均勻的抓取則避免了該問題的產(chǎn)生，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。圖8 所示為線尾自動裝箱案例，該案例同時裝備了自動質(zhì)檢和自動裝箱模塊。