自动化折弯机器人应用打造智能钣金工厂

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随着“复工潮”的到来，那些提前布局打造了智能工厂并配备了相应的自动化装备的制造企业，得以在疫情防控的基础上，率先恢复生产经营。还有更多的制造企业在抗击新冠肺炎疫情的过程中，开始思考智能工厂和自动化的意义，如何帮助企业减少劳动力需求，增强对抗风险能力。

钣金零件广泛应用于航空、家电、电力、消防和仪器仪表等行业。折弯作为一种重要的钣金成形方法，折弯工艺的好坏直接影响产品最终成形质量和外观。目前折弯主要采取人工辅助的方式，劳动强度大，生产效率低。为解决上述问题，急需提升该工艺的自动化、信息化和智能化水平，折弯机器人代替人工的方式已成为行业未来的主要发展趋势。采用折弯机器人可以节省人力，使用成本低，保证折弯工件的一致性，同时帮助企业形象和竞争力提升一个台阶。

现有生产模式

在薄板件的折弯工序中，所用板材上下料为传统的人工传送方式。存在的主要问题有：工件板材如果是大尺寸工件，工件质量就会很重，这类产品的折弯作业人工操作难度大，需要的体力劳动强度高，且具有潜在的安全隐患风险。

工作流程说明

一个完整的机器人折弯工作站工作流程主要包括取料、折弯、堆垛三个阶段。首先将待加工板料、成品摆放台放置完毕，启动系统；其次机器人从上料装置上抓料放置于对中系统中；然后机器人从对中系统中抓取板料，送入折弯机，折弯机跟随折弯。多道折弯时，机器人旋转手臂，将另一待折部位送入折弯机进行折弯，折弯机再次跟随折弯；最后机器人将折弯完成的工件，抓取送入成品摆放台，码放整齐。

机器人系统构成及各单元设计

结合现有的数控折弯机周围空间，完成自动化折弯的各功能区域的布局；主要由六轴机器人、端拾器(机器人手爪)、上料装置、成品码料装置、折弯机(现有)、翻面架、板料定位对中单元(重力对中台)、后挡指位移检测单元、电控系统组成。



机器人选型：分析选定的产品对象，根据最大的工件板材厚度、尺寸、重量等因素，在综合估算机器人手臂活动范围及作业区间尺寸的匹配性、抓手自重以及抓取钢板后的重心偏离因素、机器人末端有效负载衰减等因素后，选择适用六轴机器人。

端拾器的设计：根据工件尺寸及工艺要求(单边折弯、两边折弯或者四边折弯)进行分组，对端拾器的结构设计。端拾器主要由伺服驱动模组、气缸、真空器件组成，吸盘采取分组控制，并配有止回阀，防止单只吸盘漏气时影响其他吸盘吸附作用。

上料拆垛机构的要求：拆垛机构要求实现料垛的粗定位、实现不同规格物料的上下料，在端拾器抓取物料时有效分离，当料垛上剩最后一块板料时需能检测，通过料台上配有的光电传感器，无料时报警提示。

重力对中台及翻面系统：重力对中台包含直角对边框、重力滑台以及定位检测装置。物料到达重力对中机构上，做一个短暂停顿，物料在重力滑台上利用工件自重下滑至滑台直角对边框，再通过定位检测传感器确认板料的位置，以供机器人准确的抓取物料。同时采用滚珠式结构，减少滑动过程中的摩擦，以避免对工件表面形成划伤。翻面系统可实现物料码垛时正反两面扣放。

对折弯机的改造：一是实施了折弯机与机器人的通讯改造；二是对折弯机后挡部位进行改造。在后挡上采用高精度位移传感器及通讯模块，保证在折弯机下压折弯时的精度。实现自动化折弯过程中的全闭环自动板料对正。

吸盘的选择：因为在折弯过程中存在翻转、跟随等复杂动作，物料常处于竖直或在吸盘上方的状态，在选用吸盘时，应充分考虑侧向摩擦力和其材质硬度等因素，将物料相对吸盘的偏移、吸盘本身的变形影响降到最低。

安全防护装置：机器人工作范围内由安全护栏及相关设备形成一个封闭区域。并配有三色灯提示系统，作为安全系统的辅助工具；总控能够在机器人、折弯机等设备启停、故障、换料、上下料以及安全报警等各种异常状况发生时及时停机，并报警提示。

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