机械手自动折弯方案的设计与应用

引言

进入21世纪以来,随着经济的飞速发展,饭金件被广泛应用于汽车、电力、家电、化工、食品、网络通信等行业,饭金加工工艺和生产效率在一定程度上影响着这些行业的发展。立体饭金的成型方式主要分为硬模成型和软模成型两种。硬模成型需要开发专用的冲压模具,成本较高:软模成型主要体现为折弯成型,使用简单通用的折弯模具,成本较低,且能满足工艺复杂的产品加工需求。随着产品更新换代的速度加快,硬模开发的成本越来越高,因此人们更加青睐折弯成型的加工方式,但折弯加工对操作员的技术要求较高,因此对自动折弯进行研究与应用显得尤为重要。

1 折弯工艺分析

1.1 折弯工艺原理

折弯工艺原理如图1所示,将上、下模分别固定于折床的上、下工作台上,利用马达产生的动力驱动工作台相对运动,结合上、下模形状,从而实现对板材的折弯成型。

1.2 折弯动作分析

折床静止时上模处于上死点,当折弯开始时,上模快速向下运动到慢速点,此时折床开始变速,根据设定的折弯速度运动到压板点,上模继续下压,工件受到挤压开始弯曲,上模下压至下死点,工件完成折弯。

2 机器人的选用

由于折弯工艺具有一定的复杂性,自动折弯时机器人需要跟随工件同步运动,跟随过快或过慢都会导致工件变形甚至报废,因此机器人的选用对自动折弯的效果具有关键性作用。本方案选用FANUC-R2000ic/165F六轴机器人,该机器人行程大,载重强(可满足大工件自动折弯需求）,重复定位精度高,适配时折弯跟随系统,调试简单,适用于自动折弯。

3 自动折弯方案设计

自动折弯系统主要由以下几部分组成:折床、机器人、夹爪、重力对中台、上下料台、分料机构、测厚系统、换向台、编码器等,如图2所示。

一台折弯机由一台机器人进行自动折弯作业:机器人通过夹爪从上料台抓取工件,将工件搬运到对中台上方,放下工件,通过重力对中台以及2D视觉检测完成对工件的二次定位抓取,以提高精准度:再通过测厚系统对工件进行检测,防止多抓、错料:通过检测后机器人将工件翻转并移动到折床下模上方进行靠位:靠位完成后折弯开始,机器人跟随工件同步向上移动直到折弯结束:通过换向台对工件进行换向,确保在不同方向进行折弯时能有效连续完成折弯作业:最后将折弯好的工件进行码垛,如果工件级面要求较高则不可叠放,可以增加机器人取放隔板的动作,以保护工件外观面。

整个过程由机器人自动取料、放料、定位、检测、翻转、配合折床折弯,实现全制程无人自动折弯。

4 方案验证

按照设计的方案,采用折床小松PAs5020与机器人FANUC-R2000ic/165F,工件展开尺寸为1052.8mm×993.8mm×1.0mm,折弯角度为90a,折弯尺寸为(9.0±0.25）mm、(15.0±0.25）mm、(21.0士0.25）mm,使用上模为GZJ3090、下模为GV59060进行方案验证。机器人运行的点位通过人工校对完成,模具及工件参数设置如表1所示。

通过I/0信号控制折床与机器人的动作。机器人将工件移动到折床下模上方,使工件完全贴合模具,再推动工件移动,直到后定规上的感应开关打开,折床接收到感应开关信号后开始执行折弯动作,机器人通过编码器获取折床的上死点、压板点、下死点的工具坐标,同时计算出工件在折弯过程中的运动路径,并沿着路径与折床同步运动,从而完成折弯跟随动作。折床下压至下死点后快速回到上死点,机器人带着工件退出折床,完成一次自动折弯。验证过程如图3、图4所示。

使用200Pcs工件对自动折弯效果及稳定性进行验证,并抽检10Pcs成品对折弯角度及尺寸进行检测,结果如表2所示。由检测结果可以看出,工件经机器人自动折弯后的角度及尺寸都在公差范围内,由此可见该自动折弯方案可行。

5 结语

本文结合折弯工艺原理,设计了一套运用机械手的自动折弯方案,利用折床和机器人对自动折弯方案进行了多次验证,结果表明机器人的自动折弯效果良好,可实现机器人取代人工折弯作业。