機器人熱板沖壓搬運系統是專門為沖壓機配套打造的專業系統,不但可以將作業人員從高強度、低效率、危險且惡劣的環境中解脫出來,還可以提高生產效率和產品質量,降低成本,提高經濟效益。
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,將鋼板輸送到上料定位臺末端→頂升機構將工件頂起→視覺定位系統對工件進行拍照、分析和定位,并將工件位置信息發送給機器人→機器人接收信號后,根據預先編好的程序,利用夾具將工件搬運至沖壓機模具指定位置,機器人退出并發送信號給沖壓機→沖壓機接收信號后,將工件沖壓成形,完成后,發信號給機器人→機器人將沖壓成形的工件搬運至料框→然后重復前面的工作過程→料框裝滿后,下料輸送臺將料框輸出→人工將料框吊走,換上一個空料框→循環往復實現自動生產。為保證連續生產,該工作站設有兩個下料輸送臺,一個料框輸出后,另一個料框輸入。
機器人系統
1.系統組成及選用
該系統機器人采用kuka、fanuc、abb、YASKAWA機器人,由機器人本體、控制柜和示教器組成,其平均無故障率的周期超過70000h。所選機器人作為全球知名品牌,應用領域廣泛,具有系統穩定、易于操作和維護管理方便等諸多優點。舉例KUKA機器人選用鑄造版KR 210 L180-2F型號,有效負載180kg,工作半徑2900mm,重復精度±0.06mm,防護等級為IP67,完全滿足現場粉塵工況要求。
2.工具快換裝置
具有專利技術的鎖緊機構,擁有多重錐面的凸臺,無彈簧設計的氣體壓力丟失防護功能使產品在穩定性、可重復性、強度和安全性方面與同類產品相比優勢更加突出,工具快換裝置在行業內甚至有超過15年無故障應用的記錄;同系列、不同載荷的工具快裝置具備互換功能,可模塊化設計,減少備件購買數量,提高產品應用的延續性,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,既實現了通用性要求又滿足了專用性要求。夾具采用標準氣動元器件作為夾緊動力,簡化結構的同時增加了可靠性,采用了防護罩隔絕輻射熱,高溫隔熱墊隔絕傳導熱,保證氣動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,實現夾具的快速自動更換;夾具的更換由程序自動控制,不需要人為干預,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,擴展性很好。
5.視覺定位系統
視覺定位系統由鏡頭、信息處理系統、光源、背景板、安裝支架和防護裝置等組成,配合定位臺實現對工件的定位。視覺定位誤差不超過±1mm,角度誤差不超過±1°;定位時間不超過150ms。該系統為國內首創單鏡頭、大視野視覺定位系統。
6.上料定位臺
上料定位臺由支架、滾筒、頂升機構、背景板、驅動電動機和檢測開關等組成,配合視覺系統實現對工件的定位。因工件是經過加熱爐出來的,溫度達600℃以上,所以所有部分都要考慮高溫防護問題。滾筒部分采用滾輪結構,減少了與鋼坯的接觸面積,減少熱傳導;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。頂升機構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;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,保證氣缸及氣缸磁性開關的正常工作。
7.下料輸送臺
下料輸送臺由輸送平臺、無桿氣缸、支架、直線導軌滑塊和液壓緩沖等組成,實現工件料框的輸送,結構簡單、維護方便。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,可以基本隔絕傳導熱。無桿氣缸和直線導軌滑塊分別起驅動和導向作用,結構簡單可靠、控制方便。
8.料框
料框采用通用性設計,更換工件種類只需更換料框內的限位塊,換型方便,大大減少了料框的數量,降低使用成本。
系統效益
1.人工方面
原來每天兩班,每班需要配4個人,生產節拍是3min/件;現在的節拍是2min/件,每班1個人。這樣一天就節省了10個人的人工成本,若每人按工資加保險5000元/月計算,一年節省的人力成本就是60萬元。系統總的能耗小于15kWh,一年的電費為64800元。像這樣一套系統每年的折舊費約20萬元,而且幾乎沒有備件費用,這樣每年能節省成本近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,改用機器人搬運系統后,大大提高了鋼板放置的準確性,經測試,周邊平均余量減少約20mm,鋼板若按1500mm×1000mm×8mm計算,每個工件節省鋼材重量為7.8×103×(1500×1000-1460×960)×8×10-9=6.14016kg。生產節拍按2min/件,一天按兩班15h,一年按240個工作日,可生產的工件數量為:30×15×240=108000個,節省的鋼材重量為6.14016×108000=663137.28kg≈66.3t,每噸鋼材按5500元計算,節省的材料費約36萬元。如果鋼板尺寸更大、更厚,或者產能更大,節省的材料費將會更多。
3.總的經濟效益
系統每年總的經濟效益為70萬元,所以投資改造這樣一個項目是非常劃算的。