基于6轴机器人的快速柔性冲压自动化生产线方案探讨.pdf

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1、专栏Column机器人上海发那科机器人有限公司朱益晨基于6轴机器人的快速柔性冲压自动化生产线方案探讨引言对中以及视觉对中。随着机器视觉的发展，视觉对中凭借其简洁当前汽车冲压件制造行业采用机器人代替人工搬运的应用的硬件配置以及对各种板料的柔性适应能力，目前在机器人冲压已逐步普及，并且其需求量呈上升趋势。国内冲压自动化行业从自动化线上配置普遍，但其存在视觉识别和机器人姿态调整的延90年代末发展至今，机器人冲压自动化生产线凭借柔性、性价比时。同时在生产一机双模类对称板料时，机器人需要进行两次拾高等优势在国内冲压自动化领域占

2、据了很大部分的比例。可以预取动作，其搬运节拍将受到进一步的限制。见，随着汽车产能的不断提升，未来具备高性价比、高柔性的机（3）压机间搬运环节器人快速冲压自动化生产线将在各大冲压件零部件厂商内占据重当前以机器人为搬运平台的冲压自动化生产线，压机间搬运要地位。同时，进一步改善并发展以机器人为搬运平台的柔性冲方式主要有机器人6轴旋转搬运、机器人附加平行连杆机构搬运以压自动化生产线，并且在此基础上提高生产输出节拍、优化布及机器人附加旋转7轴搬运。采用以上搬运方式，由于机器人运行局、减少占地面积将成为一个重要发展方向。空间需求

3、，通常压机间距至少需要6500mm以上。本文通过对传统典型机器人冲压自动化生产线各个关键工艺环节的分析，来进一步研究探讨方案改善方向；通过采用FANUC【线首拆垛方案分析】高性能冲压自动化设备来提高生产节拍，优化方案配置实现6000mm以下压机间距的自动化设备布局，从而协助客户节约场1　常规拆垛区域布局（如图1所示）地面积，提升单位面积产出比。存在问题国内采用传统6轴机器人为搬运平台的冲压自动化生产线，压机间距通常大于6500mm，一般为6500~8000mm，其侧围件通常最高节拍为7~8spm，中小型零件通常最高生

4、产节拍为8~10spm，通过分析得知其主要影响生产线布局及输出节拍的因素在于拆垛、对中以及压机间搬运等环节。（1）拆垛环节传统机器人拆垛布局方案中，拆垛机器人J1轴作循环往复旋转运动，搬运中小型零件如顶盖及引擎罩等零件时，拆垛节拍最图1常规拆垛区域布局高可达10spm左右，当零件重量提高，由于搬运轨迹以及惯量等传统机器人拆垛区域，拆垛台车呈平行布局，机器人搬运轨诸多因素的限制，导致运行周期时间增长。以侧围件为例，按传迹为J1轴关节作±90度旋转往复运动，当搬运中小型板料时，其统拆垛搬运方案，其拆垛搬运节拍较顶盖、引擎

5、罩等零件慢20%生产节拍最高可达10spm左右，但当生产侧围板料时，按此常规左右，因此按此种拆垛方案配置，拆垛节拍提升存在瓶颈。布局，预计最高节拍只能达到约8~9spm。分析原因，主要归纳有（2）对中上料环节以下几方面：目前冲压自动化生产线对中方式主要有重力对中、机械拍打（1）机器人主要作旋转运动，运行轨迹距离长；72AUTOMATIONPANORAMA2015.2（2）侧围料片间油膜粘连导致机器人Z方向提取时候受到负4000mm/s，因此能很好地匹配改善后布局中高速循环的直线往压影响；复运动。（3）板料表面积大，机

6、器人拆垛快速提升时，加速度越大2.3　减少机器人在料垛侧拾取时Z方向的运行距离受到空气阻力随之增大；传统拆垛机器人运行时，通过其程序控制来调整板料拾取点（4）随着板料被不断拾取，料垛高度随之下降，机器人在Z位置，机器人拾取一张板料，机器人自动往下运行一片料厚的距方向上的运行距离也逐渐增大，增加运行时间；离，依次循环往复。这种通过软件实现板料拾取位置调整的方法（5）一般手腕负载为100kg级的6关节机器人J1轴最高转动速能满足实际生产的需求，但随着料片被不断拾取，料垛高度随之度通常为90度/秒~110度/秒左右，在拆垛

7、运行过程中，J1轴为主导不断降低，机器人在Z方向上的运行距离也逐渐增加，这直接导轴，当机器人搬运重量较大的侧围板料时，因惯性增大，导致J1致机器人运行周期时间增长。轴马达加减速时间增长，影响输出节拍。为缩短拆垛机器人在Z方向上的无效运行时间，本方案采用自动顶升机构，随着料片被不断拾取，自动顶升机构自动将料垛2　改善布局讨论顶升至既定的板料拾取高度位置，确保料垛上表面板料始终与进2.1　优化布局，减少机器人运行距离料皮带机基本保持同一平面上。这样，机器人的板料拾取点始终2.1.1　传统拆垛区域布局：机器人J1轴关节作循

8、环旋转±90被固定在一个稳定的高度上，这也意味着其在Z方向上的运行距度运动（如图2所示）。离始终是最小的。与传统方案相比，采用料垛自动顶升功能的方案节省了机器人在拆垛工程中Z方向上的无效运行时间。物流+/-90度方3　小结向进料皮带机根据以上若干重点环节的改善，以及通过FANUCRoboguide模拟仿真软件进行理论节拍分析，最终形成优化后的机