MFC：新型機器人衝壓自動化生產線——KBS，DDC，ATC分別是什麼？

時間＼2018-02-04

前言

近年來汽車銷量的不斷攀升，各個汽車廠產能不斷擴增。與此同時為滿足高速生產的發展要求，作為汽車生產四大工藝首序的衝壓，在大批量生產方面也不斷的湧現出各種新工藝、新技術。

衝壓自動化則是在衝壓生產中提高生產效率最為關鍵的技術之一，現階段各工廠生產中有著多種形式的衝壓自動化，如普通機器人生產、七軸機器人生產、機械手生產等。隨著技術不斷進步，越來越多的自動化形式不斷湧現，本文將對一種新型機器人衝壓自動化生產線的應用進行詳細的討論。

KBS機器人自動化系統填補了機器人在衝壓生產中高速生產的空白。

該技術大幅提高了生產效率和節拍，便於提升產能，還保持了機器人柔性生產的特性。

傳統衝壓自動化、普通機器人衝壓線、七軸機器人衝壓線、機械手衝壓線對比分析

傳統的衝壓自動化形式

衝壓自動化簡單的講就是指在衝壓生產過程中將上料、拆跺、零件在壓機間輸送、廢料排出等工作通過自動機械裝置（機器人或機械手）代替人工生產的過程。

傳統的衝壓自動化生產線主要包括普通機器人衝壓線、七軸機器人衝壓線、機械手衝壓線。

普通機器人衝壓線

經過多年來自動化技術的不斷進步、更新，現階段我們將六軸或者軸數小於六軸的機器人（現多指六軸）衝壓自動化線稱為普通機器人衝壓線，

此種衝壓線柔性高，對於各種複雜零件都易於實現自動化，對模具要求小，但其節拍較低，並且要求在生產中任意前後兩個工序的模具都要旋轉180度才行，這也是受其軸數低、自由度少的限制所致。不過此種機器人自動化線（本文所指自動化線均為衝壓生產中自動化部分，並不包含壓力機）成本較低。

七軸機器人衝壓線

七軸機器人是在六軸機器人基礎開發出來的，

在機器人手臂末端增加了直線七軸，比六軸機器人擁有更快的輸送速度，並可以實現零件在各個工序間的同向輸送，無需象六軸機器人那樣前後兩序旋轉180度。此種機器人對模具的要求也不高，但較六軸機器人對模具的要求增加了模具開口淨高要高一點，保證第七軸可以進入上下模具之間。此種自動化方式較六軸機器人自動化線成本約高出1.6倍。

機械手衝壓線

如果說機器人衝壓線是衝壓生產中對標準機器人的自動化集成及應用，

那麼機械手衝壓線與機器人衝壓線有所不同，它屬於專業設備，是專門為衝壓過程所設計並使用的非標準自動化設備。目前機械手應用較多的有兩種形式——單臂機械手及雙臂機械手，從名字上可以清楚表達出兩種形式的使用方式，即單橫杆輸送及雙橫杆的輸送（將機械手輸送的橫杆稱之為臂）。無論那種形式的機械手自動化，它們與生產的零件關係更加密切，因此他們對模具的要求更高，當然節拍也更快，穩定性高，但成本卻是普通機器人線的2.5-4倍。

新型機器人衝壓自動化生產線

傳統的機器人衝壓自動化線有著很好的柔性以及在模具中的通過性，但較機械手生產節拍及穩定性都略有不及。但隨著市場的不斷增大，高速生產必然是衝壓自動化的關鍵。經過不斷的研發結合生產的經驗，新型的機器人衝壓自動化生產線已經面世。該衝壓自動化線與傳統的機器人衝壓自動化線的主要區別在於輸送機器人採用雙機器人+連接杆的形式輸送，有些類似於機械手的雙臂線。其生產節拍可達10～14次/min，並兼顧了機器人自動線的柔性生產。本文即對這條新型的機器人自動化生產線進行詳細介紹。

整線過程描述

整線從頭至尾包括以下流程和主要構件：

線首單元

線首單元由2台板料拆跺小車、1台六軸拆跺機器人，輸送皮帶機、視覺對中系統以及1台7軸的上料機器人組成。

採用兩台拆跺小車目的是節省生產時間：確保運行穩定性。當第一台拆跺小車在生產工作時，另外一台在進行人工更換板料、磁力分張並進入生產線內等待，當第一台拆跺小車上的料片完全生產完成後機器人直接到第二台拆跺小車上進行料片抓取，而第一台拆跺小車則自行開出，進行人工更換料片，周而復始。整個過程生產線完全不會停止。

位於線首的拆垛機器人採用6軸機器人，按生產板料規格考慮，此機器人最大負載可達130kg，最大的工作距離為3.1m。

拆垛機器人配備通用端拾器，可吸取不同大小、不同形狀的板料。同時拆垛機器人配備雙張感測器。如果檢測到雙料會自動放下重新抓取，如果第二次檢測到雙料，再重複一次抓取，第三次如果還檢測到雙料，會顯示警告，並且系統停止。

為能使坯料正確進入#1 號壓機，板料需要對中，通過視覺對中系統，機器人能瞭解坯料的正確位置。一旦板料在對中臺上對中後，上料機器人從已知位置/方向的對中臺上拾取零件，並投入首台壓機。為保證整線生產節拍，上料機器人採用七軸機器人。

線首拆跺及上料機器人

工件在壓機間的傳輸為平行移動

壓機間單元（KBS系統）

壓機間輸送：P#1àP#2，P#2àP#3, P#3àP#4，每個壓機間單元（見圖2）主要由下面設備組成：

1台KBS 系統，基於兩台配備多動功能的衝壓專用的六軸機器人，這兩台機器人型號完全相同，以壓機中心線對稱佈置，受專業控制軟體控制，可以達到工作時步調完全一致的對稱式運動，以滿足高速輸送板料的要求。除此之外KBS系統還有1根橫杆，將兩個機器人連接到一體，在橫杆上安裝抓取工件的端拾器。

KBS可方便地配置板料分離裝置以適應雙料生產時在壓機間傳輸時中心距的變化。

相對傳統的單機器人輸送過程，KBS系統優勢明顯，但由於其較普通機器人線複雜得多，因此在實施過程中會有更多的事項需要注意：由於KBS系統增加了橫杆以及機器人與橫杆連接的連接軸，因此在進入壓機內部時，其通過高度要較傳統的機器人線高出300mm的距離。這就要就模具打開後允許機器人進入的空間增加，壓機滑塊的行程也要增加。同時KBS系統與設備之間的干涉問題也不容小視，要保證雙機器人的同步運行，必然其運動軌跡會受限制，因此與壓機立柱、滑塊、以及滑塊上安裝的部件例如快速模具夾緊器之間的干涉在專案實施工程中都必須考慮周全。

線尾單元

線尾單元由1台七軸下料機器人，以及兩個長皮帶機及收料台組成。在最後一台壓機完成衝壓生產後，由下料機器人將板件抓取放置長皮帶輸送機上，下線檢查人員對工件進行檢查，合格產品被輸送至收料臺上由人工進行收料，不合格的工件則直接由質檢員標識出來，放置返修工件存放區內。

ATC單元

整線除拆垛機器人以外，其餘機器人均具備端拾器自動更換功能(簡稱ATC)。拆垛機器人使用的是通用端拾器, 可適應各種板料，無須更換。

端拾器的自動更換非常簡便，快速，可以在2分鐘內完成。同時，端拾器的自動更換不會影響壓力機模具的更換。更換端拾器的準備工作可以在生產線正在生產的時候完成。在生產切換時，端拾器被自動的更換。機器人被整線控制系統監控並安全互鎖。

DDC系統

DDC系統實際是一種衝壓生產時壓力機所用的伺服驅動系統。由於KBS系統需求將壓機行程提高300，這就意味著在相同生產節拍的時候首台壓機在拉延成型時滑塊速度較以往大很多，從而會影響衝壓件拉延效果。DDC系統是一種新型的伺服技術，他採用伺服驅動的方式，將壓機傳動齒輪與DDC本身齒輪連接，當滑塊在快速上升、下降階段時，DDC離合器連接，壓機離合器斷開，使得滑塊受控於DDC系統，而與本身壓機系統脫離，實現快速上升與下降，當在拉延過程中，DDC離合器斷開，壓機離合連接，使滑塊又在自身的傳動系統中工作，從而同樣達到了提高節拍而不增加滑塊拉延時速度的效果。

DDC提供兩種不同的壓機工作模式，即普通機械壓機和伺服壓機，操作者可以隨意選擇兩種工作模式中的一種。

作者簡介：趙赦，中國汽車工業工程公司

無論那種形式的機械手自動化，它們與生產的零件關係更加密切，因此他們對模具的要求更高，當然節拍也更快，穩定性高，但成本卻是普通機器人線的2.5-4倍。