一種緊湊自動沖壓線“T 形”移動伺服壓力機(jī)http://lyjingtong.com/工作臺方案
近年來，隨著汽車產(chǎn)業(yè)尤其是新能源汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，推動了汽車車身覆蓋件生產(chǎn)方式從手工生產(chǎn)的3 ～5SPM，提高到機(jī)器人自動化沖壓生產(chǎn)的12SPM，沖壓專用搬運(yùn)機(jī)器人的成功開發(fā)與應(yīng)用，使得高速智能自動沖壓生產(chǎn)達(dá)到15SPM。同時伴隨著汽車主機(jī)廠對中小型沖壓零件需求的猛增，現(xiàn)有汽車零部件企業(yè)的產(chǎn)能受限，這也促使相關(guān)企業(yè)積極對現(xiàn)有沖壓裝備進(jìn)行自動化、智能化升級改造，提高沖壓生產(chǎn)線自動化水平，提升沖壓效率。
大部分零部件企業(yè)受限于現(xiàn)有生產(chǎn)車間的空間，在沖壓線自動化升級改造時，需考慮移動工作臺的開出方式，而該類型的沖壓生產(chǎn)線往往采用的是兩臺移動工作臺單側(cè)“T 形”移動的方式，如圖1 所示。
迅準(zhǔn)壓力機(jī)
圖1 手工沖壓線單側(cè)開出“T 形”移動工作臺
沖壓線中壓力機(jī)“T 形”移動工作臺均在壓力機(jī)同一側(cè)前后移動的導(dǎo)軌上，如圖2 所示。移動工作臺底部安裝有可沿左開導(dǎo)軌運(yùn)動的左右滾輪以及可沿前后導(dǎo)軌運(yùn)動的前后滾輪。
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圖2 一般沖壓線“T 形”移動工作臺的移動方式
如圖3 所示，承載模具的工作臺從壓力機(jī)內(nèi)沿著左開導(dǎo)軌方向移動到達(dá)前后導(dǎo)軌位置后，左右滾輪下方的導(dǎo)軌在地面上安裝的頂起油缸的作用下，下降一定高度后，工作臺落下使前后移動輪子接觸前后移動導(dǎo)軌。換向后移動工作臺沿著前后導(dǎo)軌的方向移動至前后導(dǎo)軌一端，到位后檢測開關(guān)發(fā)出信號，此工作臺停止后可以進(jìn)行更換模具工作。位于前后導(dǎo)軌另一端的另一個已經(jīng)換好新模具的工作臺向中間移動，到達(dá)換向位置后，左右滾輪下方的導(dǎo)軌在頂起油缸作用下，下降一定高度，移動工作臺沿著左開導(dǎo)軌向壓力機(jī)內(nèi)移動，到位后檢測開關(guān)發(fā)出信號，此工作臺完成定位，從而完成模具更換過程。
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圖3 “T 形”移動工作臺滾輪“T 形”換向示意圖
從圖1 中，我們不難看出，按照常規(guī)布置存在以下問題：沖壓線壓力機(jī)的間距需要大于兩個移動工作臺的距離，假設(shè)生產(chǎn)線為四點(diǎn)沖壓線，移動工作臺前后尺寸為2500mm，移動工作臺之間間距為200 ～400mm(考慮人員通行需求，計(jì)算時取300mm)。2 臺壓力機(jī)中心距L ＝2500×3 ＋300×3＝8400mm。
⑴一般壓力機(jī)間的自動化送料裝置采用機(jī)器人送料，距離一般為6500 ～7500mm，單雙臂高速機(jī)械手送料距離為5000 ～6600mm，壓力機(jī)間距為8400mm，這無論對機(jī)器人送料還是單雙臂機(jī)械手送料來講都大，需要在壓力機(jī)間設(shè)置兩個機(jī)器人及相應(yīng)的過渡皮帶機(jī)，或者將機(jī)器人底座設(shè)置為滑移裝置，都會對整線生產(chǎn)節(jié)拍產(chǎn)生不利影響，且對生產(chǎn)線的自動化升級造成額外的成本。
⑵一臺工作臺移至前后導(dǎo)軌的一端后，另一臺工作臺才能開始移動，影響整線ADC 時間，對整線生產(chǎn)效率的提高產(chǎn)生不利影響。
⑶壓力機(jī)的間距較大，整線占地面積增大，增加廠房成本。
緊湊自動沖壓線“T 形”移動工作臺行走機(jī)構(gòu)
為了解決上述問題，本文提出了一種自動沖壓線系統(tǒng)及移動工作臺移動方案。減小了單側(cè)開出“T形”移動工作臺的壓力機(jī)間距，滿足了壓力機(jī)間的自動化送料裝置(機(jī)器人或機(jī)械手)送料距離(小于6500mm)，確保了在兩臺壓力機(jī)間只用一個機(jī)器人或機(jī)械手即可實(shí)現(xiàn)沖壓件的搬運(yùn)工作，提高了自動沖壓線的整線節(jié)拍。
“T 形”移動工作臺由工作臺板、小車體、前后滾輪、左右滾輪、驅(qū)動系統(tǒng)等組成。工作臺板上開有“T 形”槽、頂料孔，通過螺釘、固定銷與小車體連成一體，保證了生產(chǎn)所需的強(qiáng)度和剛度。小車驅(qū)動采用電動方式，電動驅(qū)動由電機(jī)、減速箱、齒輪、聯(lián)軸器等組成，通過協(xié)調(diào)控制前后、左右滾輪的運(yùn)動，達(dá)到驅(qū)動小車定向移動的目的。移動工作臺結(jié)構(gòu)如圖4、圖5 所示，導(dǎo)軌上設(shè)置“T 形”移動工作臺左右移動滾輪頂起油缸。
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圖4 “T 形”移動工作臺結(jié)構(gòu)圖(俯視圖)
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圖5 “T 形”移動工作臺結(jié)構(gòu)圖(主視圖)
采用新方案沖壓線的壓力機(jī)“T 形”移動工作臺的前后導(dǎo)軌相互連接在一起，為整體共用式導(dǎo)軌，所有移動工作臺可在前后導(dǎo)軌上移動，如圖6 所示。這樣沖壓線相鄰壓力機(jī)中心距可以大大縮短。圖中：1為左右移動導(dǎo)軌，2 為前后移動共用導(dǎo)軌，3 為壓力機(jī)底座，4 為一個換模狀態(tài)“T 形”移動工作臺，5為在壓力機(jī)內(nèi)沖壓的“T 形”移動工作臺，6 為地面上設(shè)有“T 形”移動工作臺左右到位檢測裝置，每個換向工位的左右兩側(cè)分別設(shè)有左右開到位檢測裝置、前開到位檢測裝置，移動工作臺上設(shè)有檢測行程開關(guān)，所述檢測行程開關(guān)與左右開到位檢測裝置、前開到位檢測裝置配合，所述檢測行程開關(guān)、左右開到位檢測裝置、前后開到位檢測裝置分別與控制系統(tǒng)連接。
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圖6 緊湊自動沖壓線“T 形”移動工作臺導(dǎo)軌布置
緊湊自動沖壓線“T 形”移動工作臺工作原理
采用上述技術(shù)方案，“T 形”移動工作臺工作時：
步驟1：如圖7 所示，首先緊湊自動沖壓線所有位于壓力機(jī)外側(cè)的“T 形”移動工作臺4 已經(jīng)放置好待生產(chǎn)的模具，壓力機(jī)將已完成生產(chǎn)的模具合模，并將模具放置在工作臺5 上，工作臺5 開始沿著左開導(dǎo)軌向右移動。
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圖7 緊湊自動沖壓線“T 形”移動工作臺工作步驟1
步驟2：如圖8 所示，當(dāng)所有緊湊自動沖壓線的工作臺5 同時移動至換向工位時，位于換向工位一側(cè)的左右開到位檢測裝置碰觸到移動工作臺上相應(yīng)的檢測行程開關(guān)，電氣控制器接收信號，工作臺停止移動，頂起油缸緩慢落下，左右移動滾輪脫離導(dǎo)軌，前后移動滾輪接觸前后移動導(dǎo)軌，此時所有工作臺4、工作臺5 在前后導(dǎo)軌上依次間隔排布。
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圖8 緊湊自動沖壓線“T 形”移動工作臺工作步驟2
步驟3：沖壓線所有壓力機(jī)的“T 形”移動工作臺前后同步移動，當(dāng)所有工作臺4 移動至換向工位時，位于換向工位另一側(cè)的檢測裝置碰觸到移動工作臺上相應(yīng)的檢測行程開關(guān)，電氣控制器接收信號，工作臺停止移動，如圖9 所示。
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圖9 緊湊自動沖壓線“T 形”移動工作臺工作步驟3
步驟4：頂起油缸頂起工作臺左右移動的滾輪，所有工作臺4 沿左開導(dǎo)軌向壓力機(jī)內(nèi)移動，到達(dá)指定位置后壓力機(jī)上的左右開到位檢測裝置碰觸到移動工作臺上相應(yīng)的檢測行程開關(guān)，電氣控制器接收信號，工作臺停止移動，完成整線的移動工作臺更換。
驗(yàn)證總結(jié)
某汽車沖壓配套企業(yè)采用手工沖壓線從事汽車結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)數(shù)十年，隨著新能源汽車的高速發(fā)展，手工沖壓線的效率無法滿足市場的需求，需要利用原有的廠房基礎(chǔ)，新規(guī)劃一條LS4-1600 ＋J39-1000 ＋J36-800 ＋J36-630×2 的5 序機(jī)器人沖壓線，由于原廠房為20 世紀(jì)80 年代建造的，廠房跨距小。基于用戶現(xiàn)場狀況，我們推薦了緊湊自動沖壓線的方案并成功實(shí)施。項(xiàng)目建成后，沖壓線的整線節(jié)拍最高達(dá)12SPM，該方案取得良好的技術(shù)效果。
隨著新能源汽車的發(fā)展，汽車沖壓配套市場的競爭日趨激烈，配套企業(yè)如何利用現(xiàn)有的條件實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提升沖壓生產(chǎn)效率，降低成本是配套企業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵。業(yè)內(nèi)專家對該技術(shù)的新穎性、創(chuàng)造性、實(shí)用性充分認(rèn)可，該技術(shù)已經(jīng)獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局授予的實(shí)用新型專利(一種自動沖壓線系統(tǒng) ZL 2021 2 0693608.2)，具有廣泛的應(yīng)用前景和推廣價值。
——文章選自《鍛造與沖壓》2023年第8期
