文／姚明，彭偉猛，王欽安，趙兵，尚文圣·濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司

近年來(lái)，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(dòng)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(dòng)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(dòng)沖壓生產(chǎn)達(dá)到15SPM。同時(shí)伴隨著汽車主機(jī)廠對(duì)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(duì)現(xiàn)有沖壓裝備進(jìn)行自動(dòng)化、智能化升級(jí)改造，提高沖壓生產(chǎn)線自動(dòng)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(dòng)化升級(jí)改造時(shí)，需考慮移動(dòng)工作臺(tái)的開出方式，而該類型的沖壓生產(chǎn)線往往采用的是兩臺(tái)移動(dòng)工作臺(tái)單側(cè)“T 形”移動(dòng)的方式，如圖1 所示。

圖1 手工沖壓線單側(cè)開出“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)

沖壓線中壓力機(jī)“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)均在壓力機(jī)同一側(cè)前后移動(dòng)的導(dǎo)軌上，如圖2 所示。移動(dòng)工作臺(tái)底部安裝有可沿左開導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的左右滾輪以及可沿前后導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的前后滾輪。

圖2 一般沖壓線“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)的移動(dòng)方式

如圖3 所示，承載模具的工作臺(tái)從壓力機(jī)內(nèi)沿著左開導(dǎo)軌方向移動(dòng)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(tái)落下使前后移動(dòng)輪子接觸前后移動(dòng)導(dǎo)軌。換向后移動(dòng)工作臺(tái)沿著前后導(dǎo)軌的方向移動(dòng)至前后導(dǎo)軌一端，到位后檢測(cè)開關(guān)發(fā)出信號(hào)，此工作臺(tái)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(gè)已經(jīng)換好新模具的工作臺(tái)向中間移動(dòng)，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(dòng)工作臺(tái)沿著左開導(dǎo)軌向壓力機(jī)內(nèi)移動(dòng)，到位后檢測(cè)開關(guān)發(fā)出信號(hào)，此工作臺(tái)完成定位，從而完成模具更換過(guò)程。

圖3 “T 形”移動(dòng)工作臺(tái)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(gè)移動(dòng)工作臺(tái)的距離，假設(shè)生產(chǎn)線為四點(diǎn)沖壓線，移動(dòng)工作臺(tái)前后尺寸為2500mm，移動(dòng)工作臺(tái)之間間距為200 ～400mm(考慮人員通行需求，計(jì)算時(shí)取300mm)。2 臺(tái)壓力機(jī)中心距L ＝2500×3 ＋300×3＝8400mm。

⑴一般壓力機(jī)間的自動(dòng)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(wú)論對(duì)機(jī)器人送料還是單雙臂機(jī)械手送料來(lái)講都大，需要在壓力機(jī)間設(shè)置兩個(gè)機(jī)器人及相應(yīng)的過(guò)渡皮帶機(jī)，或者將機(jī)器人底座設(shè)置為滑移裝置，都會(huì)對(duì)整線生產(chǎn)節(jié)拍產(chǎn)生不利影響，且對(duì)生產(chǎn)線的自動(dòng)化升級(jí)造成額外的成本。

⑵一臺(tái)工作臺(tái)移至前后導(dǎo)軌的一端后，另一臺(tái)工作臺(tái)才能開始移動(dòng)，影響整線ADC 時(shí)間，對(duì)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(dòng)沖壓線“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)行走機(jī)構(gòu)

為了解決上述問題，本文提出了一種自動(dòng)沖壓線系統(tǒng)及移動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)方案。減小了單側(cè)開出“T形”移動(dòng)工作臺(tái)的壓力機(jī)間距，滿足了壓力機(jī)間的自動(dòng)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(tái)壓力機(jī)間只用一個(gè)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(dòng)沖壓線的整線節(jié)拍。

“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)由工作臺(tái)板、小車體、前后滾輪、左右滾輪、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成。工作臺(tái)板上開有“T 形”槽、頂料孔，通過(guò)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(dòng)采用電動(dòng)方式，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)由電機(jī)、減速箱、齒輪、聯(lián)軸器等組成，通過(guò)協(xié)調(diào)控制前后、左右滾輪的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到驅(qū)動(dòng)小車定向移動(dòng)的目的。移動(dòng)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖4、圖5 所示，導(dǎo)軌上設(shè)置“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)左右移動(dòng)滾輪頂起油缸。

圖5 “T 形”移動(dòng)工作臺(tái)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(dòng)工作臺(tái)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(dòng)工作臺(tái)可在前后導(dǎo)軌上移動(dòng)，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(dòng)導(dǎo)軌，2 為前后移動(dòng)共用導(dǎo)軌，3 為壓力機(jī)底座，4 為一個(gè)換模狀態(tài)“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)，5為在壓力機(jī)內(nèi)沖壓的“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)，6 為地面上設(shè)有“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)左右到位檢測(cè)裝置，每個(gè)換向工位的左右兩側(cè)分別設(shè)有左右開到位檢測(cè)裝置、前開到位檢測(cè)裝置，移動(dòng)工作臺(tái)上設(shè)有檢測(cè)行程開關(guān)，所述檢測(cè)行程開關(guān)與左右開到位檢測(cè)裝置、前開到位檢測(cè)裝置配合，所述檢測(cè)行程開關(guān)、左右開到位檢測(cè)裝置、前后開到位檢測(cè)裝置分別與控制系統(tǒng)連接。

圖6 緊湊自動(dòng)沖壓線“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)導(dǎo)軌布置

緊湊自動(dòng)沖壓線“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)工作原理

采用上述技術(shù)方案，“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)工作時(shí)：

步驟1：如圖7 所示，首先緊湊自動(dòng)沖壓線所有位于壓力機(jī)外側(cè)的“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)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(tái)5 上，工作臺(tái)5 開始沿著左開導(dǎo)軌向右移動(dòng)。

圖7 緊湊自動(dòng)沖壓線“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)工作步驟1

步驟2：如圖8 所示，當(dāng)所有緊湊自動(dòng)沖壓線的工作臺(tái)5 同時(shí)移動(dòng)至換向工位時(shí)，位于換向工位一側(cè)的左右開到位檢測(cè)裝置碰觸到移動(dòng)工作臺(tái)上相應(yīng)的檢測(cè)行程開關(guān)，電氣控制器接收信號(hào)，工作臺(tái)停止移動(dòng)，頂起油缸緩慢落下，左右移動(dòng)滾輪脫離導(dǎo)軌，前后移動(dòng)滾輪接觸前后移動(dòng)導(dǎo)軌，此時(shí)所有工作臺(tái)4、工作臺(tái)5 在前后導(dǎo)軌上依次間隔排布。

圖8 緊湊自動(dòng)沖壓線“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)工作步驟2

步驟3：沖壓線所有壓力機(jī)的“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)前后同步移動(dòng)，當(dāng)所有工作臺(tái)4 移動(dòng)至換向工位時(shí)，位于換向工位另一側(cè)的檢測(cè)裝置碰觸到移動(dòng)工作臺(tái)上相應(yīng)的檢測(cè)行程開關(guān)，電氣控制器接收信號(hào)，工作臺(tái)停止移動(dòng)，如圖9 所示。

圖9 緊湊自動(dòng)沖壓線“T 形”移動(dòng)工作臺(tái)工作步驟3

步驟4：頂起油缸頂起工作臺(tái)左右移動(dòng)的滾輪，所有工作臺(tái)4 沿左開導(dǎo)軌向壓力機(jī)內(nèi)移動(dòng)，到達(dá)指定位置后壓力機(jī)上的左右開到位檢測(cè)裝置碰觸到移動(dòng)工作臺(tái)上相應(yīng)的檢測(cè)行程開關(guān)，電氣控制器接收信號(hào)，工作臺(tái)停止移動(dòng)，完成整線的移動(dòng)工作臺(tái)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(wú)法滿足市場(chǎng)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(chǎng)狀況，我們推薦了緊湊自動(dòng)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(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)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(duì)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(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予的實(shí)用新型專利(一種自動(dòng)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(jià)值。