機(jī)器人熱板沖壓搬運(yùn)系統(tǒng)是專門為沖壓機(jī)配套打造的專業(yè)系統(tǒng)，不但可以將作業(yè)人員從高強(qiáng)度、低效率、危險(xiǎn)且惡劣的環(huán)境中解脫出來，還可以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
工作流程
該工作站的工作流程如下：加熱爐加熱鋼板后輸出→上料定位臺啟動(dòng)，將鋼板輸送到上料定位臺末端→頂升機(jī)構(gòu)將工件頂起→視覺定位系統(tǒng)對工件進(jìn)行拍照、分析和定位，并將工件位置信息發(fā)送給機(jī)器人→機(jī)器人接收信號后，根據(jù)預(yù)先編好的程序，利用夾具將工件搬運(yùn)至沖壓機(jī)模具指定位置，機(jī)器人退出并發(fā)送信號給沖壓機(jī)→沖壓機(jī)接收信號后，將工件沖壓成形，完成后，發(fā)信號給機(jī)器人→機(jī)器人將沖壓成形的工件搬運(yùn)至料框→然后重復(fù)前面的工作過程→料框裝滿后，下料輸送臺將料框輸出→人工將料框吊走，換上一個(gè)空料框→循環(huán)往復(fù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)。為保證連續(xù)生產(chǎn)，該工作站設(shè)有兩個(gè)下料輸送臺，一個(gè)料框輸出后，另一個(gè)料框輸入。
機(jī)器人系統(tǒng)
1.系統(tǒng)組成及選用
該系統(tǒng)機(jī)器人采用kuka、fanuc、abb、YASKAWA機(jī)器人，由機(jī)器人本體、控制柜和示教器組成，其平均無故障率的周期超過70000h。所選機(jī)器人作為全球知名品牌，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，具有系統(tǒng)穩(wěn)定、易于操作和維護(hù)管理方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。舉例KUKA機(jī)器人選用鑄造版KR 210 L180-2F型號，有效負(fù)載180kg，工作半徑2900mm，重復(fù)精度±0.06mm，防護(hù)等級為IP67，完全滿足現(xiàn)場粉塵工況要求。
2.工具快換裝置
具有專利技術(shù)的鎖緊機(jī)構(gòu)，擁有多重錐面的凸臺，無彈簧設(shè)計(jì)的氣體壓力丟失防護(hù)功能使產(chǎn)品在穩(wěn)定性、可重復(fù)性、強(qiáng)度和安全性方面與同類產(chǎn)品相比優(yōu)勢更加突出，工具快換裝置在行業(yè)內(nèi)甚至有超過15年無故障應(yīng)用的記錄；同系列、不同載荷的工具快裝置具備互換功能，可模塊化設(shè)計(jì)，減少備件購買數(shù)量，提高產(chǎn)品應(yīng)用的延續(xù)性，最大程度降低客戶的長期使用成本。
3.夾具支架
夾具支架由底座、定位銷、蓋板、氣缸、密封墊和檢測開關(guān)等組成，用來存放由快換裝置更換下來的夾具。該存放支架具有定位、檢測以及保護(hù)裝置。
4.夾具
由多種通用和專用夾具組合來滿足多種工件的抓取，既實(shí)現(xiàn)了通用性要求又滿足了專用性要求。夾具采用標(biāo)準(zhǔn)氣動(dòng)元器件作為夾緊動(dòng)力，簡化結(jié)構(gòu)的同時(shí)增加了可靠性，采用了防護(hù)罩隔絕輻射熱，高溫隔熱墊隔絕傳導(dǎo)熱，保證氣動(dòng)元器件和電氣元器件的正常工作，從而保證夾具的可靠性和使用壽命；輔以快換裝置，實(shí)現(xiàn)夾具的快速自動(dòng)更換；夾具的更換由程序自動(dòng)控制，不需要人為干預(yù)，如果需要增加工件的品種，可以通過修改程序來完成，如果需要增加夾具只需將夾具放置在合適的位置即可，擴(kuò)展性很好。
5.視覺定位系統(tǒng)
視覺定位系統(tǒng)由鏡頭、信息處理系統(tǒng)、光源、背景板、安裝支架和防護(hù)裝置等組成，配合定位臺實(shí)現(xiàn)對工件的定位。視覺定位誤差不超過±1mm，角度誤差不超過±1°；定位時(shí)間不超過150ms。該系統(tǒng)為國內(nèi)首創(chuàng)單鏡頭、大視野視覺定位系統(tǒng)。
6.上料定位臺
上料定位臺由支架、滾筒、頂升機(jī)構(gòu)、背景板、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和檢測開關(guān)等組成，配合視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對工件的定位。因工件是經(jīng)過加熱爐出來的，溫度達(dá)600℃以上，所以所有部分都要考慮高溫防護(hù)問題。滾筒部分采用滾輪結(jié)構(gòu)，減少了與鋼坯的接觸面積，減少熱傳導(dǎo)；增大了滾輪軸與鋼坯的距離，減少了熱輻射；滾輪軸承采用耐高溫軸承和高溫潤滑脂，以保證滾輪的正常工作。頂升機(jī)構(gòu)采用頂升桿與鋼坯接觸，減少了與鋼坯的接觸面積，減少熱傳導(dǎo)；增大了頂升氣缸與鋼坯的距離，減少了熱輻射；頂升氣缸與鋼坯間裝有背景板，減少了鋼坯對頂升氣缸的熱輻射，并作為視覺定位的背景；頂升桿與氣缸上安裝板連接部分裝有耐高溫隔熱墊，減少了熱傳導(dǎo)，保證氣缸及氣缸磁性開關(guān)的正常工作。
7.下料輸送臺
下料輸送臺由輸送平臺、無桿氣缸、支架、直線導(dǎo)軌滑塊和液壓緩沖等組成，實(shí)現(xiàn)工件料框的輸送，結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便。輸送平臺除了輸送料框外，還可以遮擋高溫工件對無杠氣缸和電氣元器件的輻射；輸送平臺與無桿氣缸之間的連接部分裝有耐高溫隔熱墊，可以基本隔絕傳導(dǎo)熱。無桿氣缸和直線導(dǎo)軌滑塊分別起驅(qū)動(dòng)和導(dǎo)向作用，結(jié)構(gòu)簡單可靠、控制方便。
8.料框
料框采用通用性設(shè)計(jì)，更換工件種類只需更換料框內(nèi)的限位塊，換型方便，大大減少了料框的數(shù)量，降低使用成本。
系統(tǒng)效益
1.人工方面
原來每天兩班，每班需要配4個(gè)人，生產(chǎn)節(jié)拍是3min/件；現(xiàn)在的節(jié)拍是2min/件，每班1個(gè)人。這樣一天就節(jié)省了10個(gè)人的人工成本，若每人按工資加保險(xiǎn)5000元/月計(jì)算，一年節(jié)省的人力成本就是60萬元。系統(tǒng)總的能耗小于15kWh，一年的電費(fèi)為64800元。像這樣一套系統(tǒng)每年的折舊費(fèi)約20萬元，而且?guī)缀鯖]有備件費(fèi)用，這樣每年能節(jié)省成本近34萬元。
2.材料方面
因人工放置偏差較大，為不造成廢品，鋼板留的切割余量較大，改用機(jī)器人搬運(yùn)系統(tǒng)后，大大提高了鋼板放置的準(zhǔn)確性，經(jīng)測試，周邊平均余量減少約20mm，鋼板若按1500mm×1000mm×8mm計(jì)算，每個(gè)工件節(jié)省鋼材重量為7.8×103×（1500×1000－1460×960）×8×10－9＝6.14016kg。生產(chǎn)節(jié)拍按2min/件，一天按兩班15h，一年按240個(gè)工作日，可生產(chǎn)的工件數(shù)量為：30×15×240＝108000個(gè)，節(jié)省的鋼材重量為6.14016×108000＝663137.28kg≈66.3t，每噸鋼材按5500元計(jì)算，節(jié)省的材料費(fèi)約36萬元。如果鋼板尺寸更大、更厚，或者產(chǎn)能更大，節(jié)省的材料費(fèi)將會更多。
3.總的經(jīng)濟(jì)效益
系統(tǒng)每年總的經(jīng)濟(jì)效益為70萬元，所以投資改造這樣一個(gè)項(xiàng)目是非常劃算的。
