機器（qì）人折彎（wān）單元的技術特點（diǎn）及應用
2019-7-26 來源： 作者：
當前，智能化、柔性化加工技術已成為鈑金高端製造者的追求和願望。因此，機器人折彎單元就（jiù）在這種（zhǒng）市場環境下應運而生。
一、鈑金（jīn）行（háng）業折彎（wān）工藝現狀分析
在鈑金行業，大多數企業目前（qián）還從事著傳統的折彎工（gōng）藝。在生產過程中，由於產品多品種、多規格、小批量，仍然需要多台折彎（wān）機和大量的技術熟練、經驗（yàn）豐（fēng）富的鈑金折彎操作工來完成工件折（shé）彎（wān）。但是在實際工作中存在著如下問題：一是（shì）由於操作工長時間工作，耐力（lì）沒有持（chí）續性而導（dǎo）致每次放置的工件高低（dī）位置不一致；二是操（cāo）作工不會像機器人一樣保持穩定性（xìng）工作，因此（cǐ）折彎（wān）工件因受（shòu）人工影響，尺寸和折彎精度得不到保證，導致成品質量差；三是麵對大工件一般（bān）需要3-4個操作工來完（wán）成（chéng）搬運和操作，而招工難、成本高（gāo）是企（qǐ）業的困境；四是（shì）操作者工作安全性差，抬（tái）著工件幹活（huó）存在較大的安全隱患，容易發生工傷事故。
現在，鈑金設備折彎機的製造和精度比過去雖然有了（le）很（hěn）大（dà）提高，但與目（mù）前對智能製造的相關要求還存在著較大差（chà）距，在“智能化生產、個性化定製、服務化延（yán）伸和網絡化協同”等方麵還需要鈑金設備製造細分（fèn）領域和需方的共同創新開拓，這種創（chuàng）新開拓和推廣應用就是生（shēng）產力的（de）又一（yī）次提高和解放。
二、鈑金行業傳統（tǒng）折彎需要解決的問題
鈑金行業傳統折彎需要解決如下問（wèn）題：（1）不能實現多品種、小批量、快速切換；（2）鈑金行（háng）業高精度工件折彎加（jiā）工精度低，質量不穩定；（3）鈑金折彎操（cāo）作工稀缺，工人勞動強度大；（4）人員成本，安全隱患（huàn），工藝布局，管理運營（yíng）。
以（yǐ）上問題可通過選用一套智能化機器人（rén）折彎單元（見圖1）來解決，這套單元（yuán）包含：數控折彎（wān）機、德國KUKA6軸機器人及第七（qī）軸導軌、上（shàng）料工位、磁性板料分離裝置、預對位定（dìng）位工作台、板料翻（fān）轉機構、上料抓手、成品堆（duī）垛（duǒ）、模具（jù）庫、離線編程軟件（jiàn）、參數化編程軟件和二次開發的折彎軟件以及延伸服務等。
圖1 機器人折彎單元
三、機器人折彎單元技術特點
1．設（shè）計研發
設計研發注重用戶個性化需求和定製化的特點，以（yǐ）客戶的需求和目標（biāo）為第一要務（wù），在每個（gè）技術（shù）方案的製（zhì）定中與客戶進行詳細的技術交流（liú）；二是對客戶提供的工件加工圖紙進行計算（suàn）機模擬分析；三是對客戶的典（diǎn）型工件進行現場打（dǎ）樣試驗；四是對客戶的工（gōng）件進（jìn）行分（fèn）類分析和數據處理。在確認上述（shù）程序性工作完成後（hòu），再進行技術方案的製（zhì）定，在技術方案和方案圖得到客戶認可（kě）後就進行（háng）全麵（miàn）設計。
LAG葛世國際機器人折彎單元（見圖2、圖3）在設計上采用先進的三維設計，在（zài）材料、結構、傳感器、實時補償、隨動、激光（guāng）角度測量、自動換模、自動換抓手（shǒu）、軟件及控製、參數化編程（chéng）、離線編程、生產管理軟件和總線控製技術方麵全部采用和選用國際一流品牌軟硬件。折彎機機身（shēn）設計方麵采用了目前世界上較先進（jìn）的設計軟件和設計方法（fǎ）進行結構力學分析，憑借多年的設計經驗和對折彎（wān）機框架結（jié）構特征的了（le）解，對各（gè）受力點進行（háng）有限元分析，實現了（le）對折彎機的側肩、上橫梁、下梁及下橫梁各結構點的力學（xué）分析（xī），充（chōng）分保證（zhèng）了機床設計（jì）的合理性、可靠性和（hé）穩定性。
圖（tú）2 機器人折彎單元三維設計-單機
圖3 機器人（rén）折彎（wān）單元三維設計-雙機
機器人折彎單元的設計旨在用最新（xīn）的技術（軟（ruǎn）件、硬件），實現智能化產（chǎn）品概念，以便在（zài）生產過程中進行實時數據交換、實時補償和（hé）折彎跟蹤隨動。主要解決的問題及獲得的效果是：
（1）解決了鈑金（jīn）定（dìng）製化生產的工藝難題（tí），解決了如電梯行業的多（duō）產品、小批（pī）量（5-10件）、多品種零件的快速切（qiē）換生產問題。（2）解決了產品質量不穩定、製（zhì）件精度低、產品一致性差的（de）問題。（3）解決了生產效率低，生產布（bù）局及工藝路線不合（hé）理的問題。（4）解決了招工難、人（rén）力成本（běn）高、人工折彎勞動強度大的問題（tí）。（5）提高了折（shé）彎精度及自（zì）動化程（chéng）度，提高了企業智能製造的能力，提升了客戶參觀的視覺效果。
2．獨特的機架結構
傳（chuán）統折彎機一般采用焊接式機架（jià），包括左右立柱、下橫梁（工作（zuò）台）、油箱和支撐方梁采用（yòng）整體焊接（jiē）結構。LAG葛世國際機器人折彎單元中（zhōng）的（de）折彎機機架（見圖4）沒有采用焊接機架結構，而（ér）是采用獨家的機架鉚接技術，下橫梁（工作台（tái））與立柱之間采用高強度鋼螺（luó）栓（shuān）緊固連接，這種柔性連結充分保證了機身（shēn）在（zài）高強度載荷情況下（xià），能極大（dà）程度（dù）地降低機架應力變形，保持機床精度的長久穩定性。
其（qí）結構特點（diǎn）：（1）確保了機器無焊接應（yīng）力變形；（2）提高（gāo）了機器裝配（pèi）精度；（3）提高（gāo）了機（jī）器使用壽命；（4）大幅（fú）提高了（le）液壓補償精度。
圖4 機架鉚接技術
3．傳感（gǎn）器技術（精（jīng）密電位計）應用
為了保證高精度的鈑（bǎn）金折彎，在折彎機的上橫梁（滑（huá）塊）和下橫梁（工作台）安裝了傳感器（見圖5），在工作狀態時，將（jiāng）上、下（xià）橫梁的變形量實時準確地反饋到數控係統（PC），數控（kòng）係統經過計算比對後，輸出（chū）相應的補（bǔ）償值驅動補償油缸進行動態補償，以獲得滿意的製件精度。
圖5 傳感器應用
4．補償技術（shù）
G-FLEX牆板（bǎn）比例型變補（bǔ）償係統為一項專利（lì）補償技術，該補償係統（tǒng）在折彎機上（shàng）無（wú）論折彎條件隨著（zhe）板材厚度、長度或折彎位置發生任（rèn）何變化，都能保證每次折彎角度在全長內完全一致，消除光柵尺的（de）測量誤差，保證機器的精度。
G-CS自動撓補係統通過閉環控製，在板厚一定的折彎情況下簡化了複雜的試折彎工作過（guò）程，即使折彎工件的長度不同，或者在折彎（wān）機（jī）的不同位置都能確保折（shé）彎出來的工件具有完全一致（zhì）的角度及直線度，無需人工（gōng）幹預。可實現最（zuì）高折彎精度（dù），最好（hǎo）穩定（dìng）性，可實時動態補（bǔ）償。
四（sì）、折（shé）彎隨動技術
LAG葛世國際機器人折彎單元在折彎過程中（zhōng），應對不同大小和板（bǎn）厚的工件，可根據折彎機滑塊的運行速度進（jìn）行自動跟隨（見圖（tú）6），自動調整。該技術由意大利LAG葛世專用機器人折彎應用軟件包LK-RBC-Rev4.0來實現。
圖6 折彎隨動
五、激光角度測量技術
AMS角度測量係統（見圖7）通過閉環（huán）的激光角（jiǎo）度（dù）在線測量係統，在機（jī）器人（rén）自動折彎過程中，AMS的自動應用程序及（jí）內置激光角度測量裝置的自動角度測（cè）量係統與G-CS係統配合工作，保（bǎo）證（zhèng）彎曲角精度。其主要特點為：
（1）通過激光在線檢測工件回彈（dàn）後的折彎（wān）角度；（2）受力檢測係統自動計算折彎回彈（dàn）量；（3）件根（gēn）據下模寬度的不同可自動調（diào）整進深；（4）通過閉環（huán）的激光（guāng）角度在（zài）線測（cè）量係統，保證折彎成品率達到99.5%以上。
圖7 AMS角度測量係統（tǒng）
六、機器人自動（ATC）換（huàn）抓手、換模
機器人自動（ATC）換抓手（見（jiàn）圖8）、換（huàn）模（mó）是鈑（bǎn）金（jīn）領（lǐng）域完全的智能自動化操作（zuò）方式（shì），該方式由自動換模（mó）軟（ruǎn）件（jiàn）、機器人和模（mó）具庫（見圖9）組成。當選配自動（dòng）換（huàn）模（mó）係（xì）統時，精密折彎（wān）中心從此可以全自動隨機折彎小（xiǎo）批次（cì）的不（bú）同產（chǎn）品。利用（yòng）自動更換模具的功能，折彎機（jī）中的模具不再成（chéng）為限製（zhì）因素，可（kě）全程無人處理部（bù）件。機器人自動機械裝置的抓手更換模具的速度非常快，隨時可折彎下批（pī）部件。
圖8 抓手庫 圖9 模具（jù）庫
1．自動換模軟件
自動（dòng）換模軟件的主要特點為：
（1）通過附件的圖形化界麵，用戶能夠立（lì）即看到整個係統的現狀；在該界麵（miàn）的右邊（biān），有一個圖形（xíng）表示模具的狀態，對這些模（mó）具當前的位置進行（háng）分區（qū）。（2）整（zhěng）個界麵包（bāo）括折彎上模區域、折彎下模區域和（hé）模具庫；模具的展（zhǎn）示遵循模具本身的尺寸，被夾持的工位位置（zhì）。（3）上下模用不同顏色區分；在該（gāi）界麵的左上（shàng）邊，有（yǒu）對折彎機上所裝模具（jù）的詳細描述。兩個部分：一個是解釋上模，一個是解釋下模，通過識別碼和現有位置來描述被夾持的模具。
2．管理功能
按下模具（jù）管理（見圖10）、產品管理、模（mó）具（jù）庫管理（lǐ）、模具設置管理等（děng）圖標，會彈出一個相應的窗口，以便對相關任務進行設置或管理。
圖10 模具管理
按下（xià）設置圖標可以（yǐ）打開管理設置的（de）條框（kuàng）。注：如采用機器人自動換模係統，模具上配（pèi）置專用換模接口及專用模具（jù）庫。
七、數控順序折彎技術
數控順序折彎技術（shù）是一套適用於（yú）對工件形位公差加工有要求的高精度折彎控製係統（見圖11）。該裝置由一套帶軌（guǐ）道的兩組數控前推料裝（zhuāng）置運（yùn）行係統構成，位移由（yóu）傳感器傳輸反饋，整（zhěng）個（gè）運行（háng）由數控係（xì）統控製，控製軸由X3\X4及Z3\Z4組成。通過配置（zhì）位移的（de）數控前（qián）推料裝置和後擋塊進行折彎，即（jí）使工件落料尺寸達到±1mm，也能輕鬆確保關鍵尺寸在可（kě）控誤（wù）差之內（nèi），提高製件（jiàn）精（jīng）度和（hé）效率。
圖11 順序折彎
八、軟件及（jí）控製
在機（jī）器人折彎單元中我們（men）應用了參數化（huà）編（biān）程軟件、離線編程軟件（見圖12）和生產管理軟件，同時二次開發（fā）了折彎隨動、自動換模、自動換抓手、柔性碼垛、實時補償、板邊尋邊、柔性翻轉技術和總線控製技術。可極大地滿足各類客戶鈑金折彎的技術和軟件需求。
圖12 離線編程
九、結束語
隨（suí）著我國機械工業整體水平的提高，鈑金製造業對生產設（shè）備將會（huì）出現一個新層次的要求。最終，能（néng）為用戶排憂（yōu）解難的設（shè）備將會獲得用戶的青睞。LAG葛世國際（jì）機器人折彎單元具有適合客（kè）戶的生產方式，最好地硬件及軟件結合，適合客戶多品種、小（xiǎo）批量、快速切換和（hé）無需首片試製的特點。
來源：《世界製造技術與（yǔ）裝（zhuāng）備市場（chǎng）（WMEM）》
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