至2017年6月，安川首鋼承接的汽車零部件沖壓線機器人自動化改造項目已實現(xiàn)連續(xù)3個月穩(wěn)定量產(chǎn)(圖1)。該生產(chǎn)線自動化程度高，可兼容多種車型混線生產(chǎn)，技術(shù)水平在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。

圖1機器人沖壓搬運生產(chǎn)線

客戶進(jìn)行自動化改造之前，工件在壓機之間的搬運、模具的更換全部需要人工操作。從產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、操作人員的勞動強度和安全考慮，“機器人換人”是大勢所趨。安川首鋼以此為契機，不斷創(chuàng)新研發(fā)相關(guān)系統(tǒng)技術(shù)，努力提升機器人在沖壓生產(chǎn)線中的自主集成應(yīng)用技術(shù)水平，為更多的汽車及零部件生產(chǎn)廠商實現(xiàn)自動化生產(chǎn)提供了全面的技術(shù)解決方案和技術(shù)服務(wù)。

該生產(chǎn)線需要對客戶現(xiàn)場已有的5臺機械式壓機進(jìn)行自動化改造，實現(xiàn)7種工件的自動切換及混線生產(chǎn)。節(jié)拍的要求是10件/分鐘。面對這樣的挑戰(zhàn)，安川首鋼在項目前期和系統(tǒng)設(shè)計階段進(jìn)行了詳細(xì)的研究論證，針對客戶不同的沖壓工藝要求和不同機器人配置進(jìn)行了充分的仿真分析、節(jié)拍測算。最終確定該沖壓生產(chǎn)線上共使用7臺安川EPH系列機器人，其中3臺EPH130RLD機器人，用于拆垛上料和線尾下料，4臺EPH4000D機器人進(jìn)行壓機間工件搬運(圖2)。項目執(zhí)行過程中，各部門的團(tuán)結(jié)一心，積極合作，快速響應(yīng)各種突發(fā)事件，合理調(diào)配各種資源，保障了項目的順利實施。

圖2機器人沖壓生產(chǎn)線圖

該生產(chǎn)線能夠獲得成功，從技術(shù)方面總結(jié)，具有4大特點：

1、專業(yè)的沖壓專用機器人。日本安川EPH4000D/EPH130RLD機器人是專門為沖壓上下料而設(shè)計制造的，其結(jié)構(gòu)形式與普通機器人的比較有如下特點：機器人應(yīng)用專用減速機，可以高速運行，壽命較普通機器人更長；MOTOMAN-EPH4000D配置平行四連桿機構(gòu)，便于端拾器自動調(diào)整方向，可以快速的傳遞工件；機器人具有廣闊的動作范圍并能實現(xiàn)各種尺寸工件的高速搬運，各項性能在同級別機器人中處于領(lǐng)先地位(圖3).

圖3EPH4000D/EPH130RLD機器人動作范圍和節(jié)拍

2、創(chuàng)新的機器人拆垛系統(tǒng)。拆垛工位的機器人動作比較復(fù)雜同時還需要進(jìn)行雙料檢測，常常是整條生產(chǎn)線的節(jié)拍瓶頸。常規(guī)做法是使用接觸式雙料檢測和通用端拾器拆跺，但由于客戶產(chǎn)品繁多且外形差異大，故創(chuàng)新的采用了非接觸式傳感器檢測雙料。利用激光傳感器，對工件厚度進(jìn)行檢測運算，如果發(fā)生雙層或者多層工件粘連立即發(fā)出報警，暫停機器人動作，避免產(chǎn)生次品，也保障了壓機內(nèi)模具的安全(圖4)。

圖4機器人拆垛系統(tǒng)

3、高效的模具更換系統(tǒng)?？蛻魴C械壓力機為雙胎盤結(jié)構(gòu)，自動化改造前需要人工手動更換模具，換模操作非常費勁，且需要耗費較長時間。自動化改造之后實現(xiàn)模具全自動更換，大大減輕了操作者的勞動強度，提高了生產(chǎn)線效率。模具更換系統(tǒng)主要由模具夾緊系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)組成。模具夾緊系統(tǒng)分滑塊夾緊和下模夾緊兩部分。上滑塊設(shè)有4個自走式夾緊器夾緊模具，下模采用4個自動滑動式夾緊器進(jìn)行夾持，對下模換模墊板與工作臺進(jìn)行夾持。每臺壓力機都由獨立的PLC控制，壓力機間采用三菱CC-LINK總線通訊，全部信息匯集在整線主操作面板，輕輕一按即可實現(xiàn)整線自動換模。

圖5模具更換系統(tǒng)

4、先進(jìn)的整線控制系統(tǒng)。整線自動化控制系統(tǒng)基于三菱PLC控制，采用CC-LINK總線與壓力機、機器人進(jìn)行通訊，高效快速。同時集成以太網(wǎng)接口，預(yù)留整線設(shè)備與辦公室管理層信息交流接口。在總線控制界面，可以實現(xiàn)以下功能：

1)監(jiān)控壓力機、機器人和安全防護(hù)運行狀態(tài)。

2)隨時修改機器人的運行速度(圖6)。

3)一鍵整線自動切換模具和端拾器。

整線自動更換過程中，如果其中某臺壓力機故障，其余壓力機也可以自動運行，互不影響。控制系統(tǒng)邏輯嚴(yán)謹(jǐn)高效，達(dá)到行業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平。

圖6整線控制系統(tǒng)

目前，該機器人沖壓搬運生產(chǎn)線已成為客戶自動化改造的標(biāo)桿項目，獲得了一致好評。該項目取得成功也標(biāo)志著安川首鋼在機器人沖壓領(lǐng)域達(dá)到了新的技術(shù)高度，對提高公司的自主集成能力具有重要意義。