高溫板材沖床上下料機(jī)械手在汽車沖壓件生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用
目前國(guó)內(nèi)的汽車的A、B柱等零件通常是由高溫金屬板材沖壓而成,其生產(chǎn)線構(gòu)成主要由叉車板材原料入位→機(jī)械手抓取上料→高溫加熱電爐→900℃高溫板材出爐→機(jī)械手抓取上料→沖壓機(jī)床沖壓→機(jī)械手抓取下料→傳輸線組成。通常上述生產(chǎn)線由國(guó)外進(jìn)口,設(shè)備造價(jià)高,維護(hù)極為不易。
針對(duì)此情況,國(guó)內(nèi)最大的汽車沖壓件生產(chǎn)企業(yè),長(zhǎng)春某汽車配件集團(tuán)決心全部采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)線的自動(dòng)化。目前國(guó)內(nèi)的爐具和沖床以及模具都能完全滿足生產(chǎn)要求的,缺乏的是將這些設(shè)備連接在一起變成一條自動(dòng)化生產(chǎn)線的整合能力,而在整個(gè)過程中,機(jī)械手的設(shè)計(jì)無(wú)疑是最關(guān)鍵的一環(huán)。
高溫板材沖床上下料機(jī)械手的難點(diǎn)有以下幾點(diǎn):
1、 板材溫度達(dá)到800℃-900℃,由于溫度太高,無(wú)法使用常見的真空吸盤作為端拾器主結(jié)構(gòu),而只能采用金屬手指自取的方式。
2、 板材薄。只有0.9-1.5mm厚的板材,在高溫下變軟,拉伸強(qiáng)度變小,這樣導(dǎo)致端拾器無(wú)法采用剛性?shī)A持的方法抓取。
3、 速度要求過高。從爐內(nèi)出來(lái)的板材要盡量保持高溫狀態(tài),直至沖壓完成,而從爐內(nèi)出來(lái)的板材每秒鐘溫度會(huì)下降幾十度,所以要求機(jī)械手要以超過1米/秒的速度完成抓取任務(wù)。
4、 板材形態(tài)不規(guī)則。板材形狀通常都是以軸線對(duì)稱的類矩形,但邊線是無(wú)規(guī)則曲線,在這種情況下,我們無(wú)法使用三爪氣缸等成型產(chǎn)品。
5、 尺寸受限。沖壓機(jī)床上下模具間的空隙很小,所以,端拾器末端高度被限制在一定尺寸下。板材從爐內(nèi)出來(lái)時(shí)輥?zhàn)觽鲃?dòng)的,輥?zhàn)又睆?0mm,間距75mm,這使抓取方式再次受限。而爐具與沖床之間的距離又要盡可能的小,以節(jié)約運(yùn)送時(shí)間,這樣又限制了機(jī)械臂的尺寸,在必須滿足行程的情況下盡可能小。
正是由于上述難點(diǎn),國(guó)內(nèi)許多機(jī)械手生產(chǎn)企業(yè)婉拒了該汽車配件企業(yè)的合作要求。
沈陽(yáng)力拓自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司在承接了這一生產(chǎn)合同后,本著為客戶分憂的理念,以填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白為至高點(diǎn)的精神,大膽創(chuàng)新,反復(fù)實(shí)驗(yàn),終于為客戶提供了滿意的產(chǎn)品,也填補(bǔ)了高溫板材沖床上下料機(jī)械手的國(guó)內(nèi)空白。
力拓公司生產(chǎn)的這款機(jī)械手采用了很多的生產(chǎn)工藝和設(shè)計(jì)方法,現(xiàn)簡(jiǎn)述如下:
為了解決速度高,機(jī)械臂尺寸受限的問題,力拓公司采用了德國(guó)BAHR公司的ELZT系統(tǒng)倍速定位單元,這種定位單元主要由鋁型材骨架,直線滑軌和雙同步帶驅(qū)動(dòng)構(gòu)成。如圖: 其工作原理為:當(dāng)伺服電機(jī)工作時(shí),帶一驅(qū)動(dòng)A端移動(dòng),而A端在移動(dòng)的同時(shí)要通過帶二來(lái)驅(qū)動(dòng)B端同向移動(dòng),當(dāng)A端相對(duì)于固定座移動(dòng)的行程m時(shí),B端相對(duì)固定座移動(dòng)了2m。這樣就一舉解決了機(jī)械臂尺寸受限和速度要求過快的問題。
實(shí)際上在進(jìn)口的設(shè)備中,同樣也采用了類似機(jī)構(gòu)。
二、直線位移采用伺服電機(jī)與行星減速機(jī)機(jī)構(gòu)結(jié)合的動(dòng)力模式,速度快,加速平穩(wěn),定位精確
三、采用以氣缸為動(dòng)力,以軸、自潤(rùn)滑軸承,和多連桿主從動(dòng)機(jī)構(gòu)為主體,以鋁型材為框架的端拾器設(shè)計(jì),成功解決了高溫, 板材薄,板材形狀不規(guī)則,及尺寸受限的一系列問題。