淺談沖壓產(chǎn)線自動(dòng)化的升級(jí)方案

沖壓作為整車生產(chǎn)中重要的組成部分，與整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)效率息息相關(guān)。而在當(dāng)前市場(chǎng)形勢(shì)突變和人工成本上升的背景下，沖壓自動(dòng)化的升級(jí)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(dòng)化方案和技術(shù)不僅可以應(yīng)用在新的壓機(jī)線上，使新的壓機(jī)線走在行業(yè)的技術(shù)前沿，還可以匹配到現(xiàn)有壓機(jī)線上，通過自動(dòng)化改造給現(xiàn)有的壓機(jī)線帶來新的活力，并且最大限度的挖掘現(xiàn)有壓機(jī)線的產(chǎn)能。
 

自動(dòng)化升級(jí)是發(fā)展趨勢(shì)
 

為什么自動(dòng)化升級(jí)會(huì)成為將來沖壓產(chǎn)線的趨勢(shì)？筆者認(rèn)為有以下六個(gè)原因：

⑴質(zhì)量要求的提高。市場(chǎng)環(huán)境對(duì)沖壓件的質(zhì)量要求不斷提高，自動(dòng)化升級(jí)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(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，相比于老舊的自動(dòng)化和手動(dòng)加工，全新的設(shè)備會(huì)隨著質(zhì)量的提高而更加可靠，可以大大減少?zèng)_壓線的故障停產(chǎn)時(shí)間。

⑶生產(chǎn)的靈活性需求。各種特殊沖壓件的自動(dòng)化抓取和運(yùn)輸往往是自動(dòng)化的難點(diǎn)，有時(shí)不得不需要靠人工來代替，這樣會(huì)大大降低生產(chǎn)效率。而全新的自動(dòng)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(duì)于一些老舊的沖壓線，通過升級(jí)最新的自動(dòng)化和控制系統(tǒng)，可以充分利用壓機(jī)上下模開合的窗口時(shí)間和空間，提高產(chǎn)能。

⑸人力資源減少。長(zhǎng)期以來中國(guó)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(dòng)化代替人工是未來的趨勢(shì)。

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

全新的自動(dòng)化方案

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

線首料垛物流自動(dòng)化

如圖1所示，舒勒公司引進(jìn)了自動(dòng)導(dǎo)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(dòng)態(tài)物流系統(tǒng)，改變現(xiàn)有的人工駕駛運(yùn)輸模式，實(shí)現(xiàn)料垛物流自動(dòng)化，給沖壓車間帶來變革性的影響，實(shí)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(yùn)送至拆垛區(qū)
 

線首料垛拆垛自動(dòng)化方案
 

針對(duì)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(gè)立式機(jī)器人拆垛；高速拆垛方案，使用兩個(gè)懸掛式機(jī)器人（頂部加了第七個(gè)線性軸）來同時(shí)拆垛，同時(shí)帶有端拾器自動(dòng)更換、雙料檢測(cè)、自動(dòng)磁性分張器、剪式升降臺(tái)等功能，如圖2所示。

圖2 線首料垛拆垛自動(dòng)化方案
 

線首料片清洗及涂油
 

對(duì)于料片清洗，舒勒清洗機(jī)（圖3）可以持續(xù)穩(wěn)定的保持對(duì)料片優(yōu)秀的清潔效果和均勻穩(wěn)定的殘留油膜量；同時(shí)涂油機(jī)（圖4）能對(duì)料片進(jìn)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(jī)

圖4 涂油機(jī)

料片對(duì)中方案

如圖5所示，舒勒最新的對(duì)中設(shè)備-線性掃描對(duì)中臺(tái)，相比傳統(tǒng)的對(duì)中方式，這種對(duì)中設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)行進(jìn)間的料片測(cè)量對(duì)中，料片在傳送帶上無需停下，在行進(jìn)中位置信息被掃描測(cè)量，傳送到對(duì)中機(jī)器人位置時(shí)直接被機(jī)器人擺正。這樣帶來了兩個(gè)比較明顯的優(yōu)勢(shì)，一個(gè)是節(jié)省了料片在傳送帶上的時(shí)間，另一個(gè)是這種對(duì)中方式的應(yīng)用使得對(duì)中機(jī)器人的端拾器沒有任何限制。另外，這種線性掃描對(duì)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(hù)方便，不再需要單獨(dú)架設(shè)外部光源，很大程度節(jié)省了外部空間。

圖5 掃描對(duì)中臺(tái)

壓機(jī)間自動(dòng)化方案

舒勒公司研發(fā)的舒勒橫桿機(jī)器人CBR 4.0（圖6），集成了伺服驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸，可以實(shí)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(jī)器人可以匹配5到12m的壓機(jī)間距，是老舊壓機(jī)線自動(dòng)化改造的最佳選擇，同時(shí)也可以為新壓機(jī)線帶來超高的靈活性。其高度集成化的電氣設(shè)計(jì)和先進(jìn)的能量回收系統(tǒng)提升了該機(jī)器人的可靠性，大大降低了維護(hù)投入。

圖6 舒勒橫桿機(jī)器人4.0

線尾自動(dòng)化方案

目前國(guó)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(jìn)行的。在對(duì)沖壓線生產(chǎn)效率和質(zhì)量要求都有提高的大趨勢(shì)下，人工質(zhì)檢和裝箱的弊端也開始凸顯出來，線尾的自動(dòng)化升級(jí)也成了很多企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。而舒勒自動(dòng)化技術(shù)在線尾可以提供成熟高效的自動(dòng)質(zhì)檢和自動(dòng)裝箱方案。

自動(dòng)質(zhì)檢方案

如圖7所示，在質(zhì)檢機(jī)器人端部集成高端的光學(xué)掃描檢測(cè)系統(tǒng)，可檢測(cè)出各類沖壓缺陷，根據(jù)客戶需求可以細(xì)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(gè)零件中抽取一個(gè)零件進(jìn)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(shí)產(chǎn)生的電子檢測(cè)數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)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(dòng)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(huì)因?yàn)樽詣?dòng)質(zhì)檢設(shè)備的加入而降低整線的生產(chǎn)效率。

圖7 自動(dòng)質(zhì)檢

自動(dòng)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(jī)器人和貨架，每一個(gè)裝箱模塊配備兩個(gè)裝箱單元保證連續(xù)運(yùn)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(dòng)裝箱，不需要人工介入。另外對(duì)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(shí)不可避免的會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中造成局部變形，而裝箱機(jī)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(dòng)裝箱案例，該案例同時(shí)裝備了自動(dòng)質(zhì)檢和自動(dòng)裝箱模塊。

圖8 自動(dòng)裝箱&自動(dòng)質(zhì)檢

結(jié)束語

總的來說，舒勒公司強(qiáng)大和成熟的沖壓線自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)覆蓋了從線首到線尾的整線甚至延伸到物流區(qū)域，不僅僅適用于新的沖壓產(chǎn)線，同樣也能匹配現(xiàn)有沖壓產(chǎn)線，最終給客戶帶來穩(wěn)定安全、智能高效的沖壓自動(dòng)化方案，給客戶帶來最大的價(jià)值。

——本文摘自《鍛造與沖壓》2019年第4期。