沖壓件的生產效率和質量除了與產品設計和模具相關外，與搬運的過程也有很大的關系。自動化搬運不僅快速而且準確，能夠大大提高沖壓生產線的生產效率和沖壓件的下線合格率，為汽車生產的后續(xù)工藝提供保障。

自動沖壓線的最佳選擇

對于汽車沖壓線，目前，國產壓機在單次模式下的最快節(jié)拍為12次/min，配備何種自動化設備將直接決定沖壓線的生產能力，并且由于壓機的投資遠高于自動化設備，若自動化設備的生產效率低于壓機，則會造成壓機投資的部分浪費，如果整線采用機械手與壓機完全同步的運行方式，就能保證整線的最高運行速度達到12次/min。

我公司目前擁有數(shù)條手動沖壓線、機器人自動化沖壓線和Gudel單臂機械手自動化沖壓線。手動沖壓線投入較低，但存在一定的人身安全隱患，效率較低；機器人自動化沖壓線投入中等，不存在人身安全隱患，但生產線無法同步運行，效率中等；Gudel單臂機械手自動化沖壓線投入稍高，不存在人身安全隱患，生產線可以完全同步，效率較高。三種生產線的產出投入比大致為1:1.089:1.26。相比而言，Gudel單臂機械手在汽車沖壓自動化應用中以其高速、準確的傳輸和較高的性價比優(yōu)勢受到我公司的青睞。

Gudel單臂機械手最高運行速度可高達12次/min，重復定位精度達±0.2mm。由于是直接傳送，每個自動化單元只需要一套端拾器，而傳統(tǒng)的自動化單元卻需要三套端拾器。在端拾器方面可大大減少運行成本。

我公司Gudel單臂機械手自動沖壓線的自動化系統(tǒng)包括線頭拆垛和壓力機線零件傳輸兩個子系統(tǒng)（整體組成見圖1）。

圖1 自動化沖壓線
線頭拆垛子系統(tǒng)的運行

線頭拆垛子系統(tǒng)（見圖2）的工作流程是：拆垛機械手從板料小車拾取板件送到磁性皮帶機，磁性皮帶機攜板件經過掃描儀送往對中臺，對中臺根據(jù)掃描結果對板件位置進行修正。

拆垛機械手動作簡單，可實現(xiàn)Y方向（圖2中兩小車之間的方向）和Z方向（垂直地面方向）的快速運動，滿足使用要求。機械手上安裝有雙板件檢測傳感器，可避免機械手拾取雙件送入模腔從而損壞模具。機械手還安裝有光電傳感器，檢測板件的拾取情況。

圖2 線頭拆垛子系統(tǒng)
生產過程中，當生產完一個垛料堆，磁力分離器安裝的接近開關檢測到末料，系統(tǒng)工控機發(fā)送轉移垛料堆生產指令，機械手需要切換到另一垛料堆繼續(xù)生產。本線在Y方向設置有兩個垛料小車，避免垛料切換造成停線，使生產的連續(xù)性得以保證，并且當某邊小車出現(xiàn)故障需要離線維修時，生產線可以使用另一小車維持生產。在板料小車定位方面，我們改變了傳統(tǒng)的接近開關檢測方式，采用激光測距儀進行檢測，提高了小車行進的精度和測距的穩(wěn)定性。

分離主要目的是防止多板件同時進入模腔而損壞模具。對于鐵板件，分離的方式可采取磁力分離方式，為機械手的快速搬運提供充分準備。磁力分離器具有可消磁功能，保護操作工的安全，方便操作。

在高速生產過程中，為保證輸送質量，避免板件滑行是非常必要的。磁性傳送帶在高速線的使用可以有效防止板件的滑移，為對中提供保證。磁性皮帶可將板件準確傳輸至對中臺，避免二次定位出現(xiàn)過大調整。磁性皮帶設計為雙向運行，當兩軸機械手拾取到雙板件時，工控機將發(fā)送指令要求磁性皮帶反向運行，將雙板件送往雙件回收料架。

對中臺的作用是對板件進行最終定位，以便讓上料機械手拾取到位置正確的板件準確送入模腔。我公司采用的是一種全新的掃描對中技術，其基本工作原理是將磁性皮帶送來的板件進行掃描取影像，然后與預先保存的標準影像對比得出位置差。工控機根據(jù)位置差計算出板件所需移動的方向及移動量，然后由擁有7個伺服軸的對中臺對板件的位置進行修正。

因掃描對中臺由獨立的運動系統(tǒng)執(zhí)行，在機械手運送板件的過程足以完成對中，整個掃描對中無需占用整線的時間，即掃描對中先于機械手拾取板件完成。

壓力機線傳輸子系統(tǒng)的運行

壓力機線傳輸子系統(tǒng)的工作流程是：上料機械手拾取位置修正后的鐵板件并送入第一號壓力機模腔；壓力機間機械手分別將完成拉伸、切邊、翻邊和 沖孔等工序的零件送入下一工位；機械手將沖壓完成的零件送到出料皮帶機；出料皮帶機將零件送出圍欄外；人工拾取零件裝框。

新型機械手（見圖3）剔除了不必要的運動，只保留兩個X方向的線性運動和兩個繞Y方向的旋轉運動，機體機械結構得到簡化，不僅有利于高速運行，而且電氣控制也得到簡化。機械手還安裝有光電傳感器，檢測板件的拾取情況。

壓力機安裝有專門編碼器供前后機械手使用，以實時確認壓力機、機械手的相互位置，實現(xiàn)壓力機與機械手的完全同步運行，提高生產效率。

線尾輸送主要由左、中、右三個水平出料皮帶機組成。左、右皮帶機只能分別向左或右運行，而中間皮帶機則允許向左或右運行。當生產線高速運行時，要求裝框的速度也隨之加快。雙邊皮帶出料裝框的設計可以提高裝框的速度，并可大大減輕工人裝框的勞動強度。左右皮帶機的端頭安裝有光電傳感器供零件檢測作用，當零件來不及裝框而運行至皮帶端部時，光電傳感器將做出反饋并使工控機發(fā)出單邊皮帶停止的信號，避免零件掉落；同時防止機械手再次放置零件至皮帶機導致堆積而損傷零件。當某邊皮帶機出現(xiàn)故障短時間無法恢復時，生產線允許單邊皮帶機進行降級運行維持生產，而損壞或存在故障的皮帶機則可進行離線修復或故障排除。

圖3 新型機械手
產品切換及三工序生產

除正常的生產搬運功能以外，整線還有其他附加功能，使生產過程更加安全高效，更人性化。

生產過程中，產品切換不可避免，因切換時需要停線，故如何減少切換時間是每一廠家都在研究的課題。Gudel自動化系統(tǒng)將整線設備（包括壓力機）進行統(tǒng)籌管理，在總控臺即可實現(xiàn)統(tǒng)一切換。當總控臺的產品切換指令發(fā)出，垛料小車、對中小車退出到非工作區(qū)域，所有機械手運行到手動更換端拾器位置，所有壓力機自動切換新產品模具。

不同的沖壓件，有著不同的工序要求，一些簡單的零件只需三個工序即可完成。故此類零件只需運行三臺壓力機就可以完成沖壓。多運行一臺設備不僅浪費能源，而且會增加設備安全、故障的風險。Gudel自動化系統(tǒng)的設計使三工序生產得以順利實現(xiàn)而無需運行全部壓力機，只需在空運行工位放置轉接工作臺，既節(jié)省能源，保證設備安全，又可提高效率和速度。