冲压自动化机械手送料线

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冲压自动化机械手送料线

部分、自动化线技术要求
1．概述
1.1 设备名称：压力机（五台）自动化送料生产线
1600+1000+800+800+800
1.2 数量：1套
1.3 使用部门：
1.4 用途及要求：
将压力机线采用机械手连线，进行拆垛、对中、压力机间的工件传送，线末出料，与压力机组成一条具有自动化送料功能的柔性冲压生产线。
总线调试结束确保达到3-6次/分钟的节拍，具体次数可按照冲压件具体冲压工艺参数协商（送料整线单运行10次/分钟）。
1.5 板件类型
1） 板件材质：镀锌钢板、冷轧/热轧钢板、高张力钢板。
2） 板件尺寸：
板料尺寸（左右方向）：500－2000mm
板料尺寸（前后方向）：500－2000mm
板料厚度： 0.6–2.5mm
板件重量：≤30kg
3） 板件形状：规则件（矩形、梯形）/异形件（中间有不规则孔）。
4） 垛料大重量：10吨（含料架）
5） 料垛高度：≤500mm
6） 托盘高度：不大于200mm
7） 料垛公差：±3mm 见下图
8） 送料高度：下模平均高度+工作台高度（由甲方确定）
9） 单板料拆垛上料

1.6 压力机参数
序号 项目 单位 压力机 (1台) 压力机 (1台) 压力机 (3台)
1 设备型号
2 公称力 KN 16000 1000 8000
3 公称力行程 mm
4 点数
5 滑块行程 mm 1500 1500 1500
6 大装模高度 mm 2000 2000 2000
7 装模高度调节量 mm
8 滑块行程次数 次/分 连续10-20 单次：6次/分 连续10-18 单次：6次/分 连续10-18 单次：6次/分
9 微调次数 次/分
10 工作台尺寸 前后×左右 mm 2500*4500 2500*4500 2500*4500
11 滑块底面有效尺寸 前后×左右 mm 2500*4500 2500*4500 2500*4500
12 气垫力 KN
13 气垫行程
14 刚性打料
15 工作台数量、移动方式
左右移动 左右移动 左右移动
16 工作台高度 mm ≤720 ≤720 ≤720
17 工作台大承载 Ton
18 工作台移动速度(米/分钟)
19 滑块大吊重 Ton
20 气源风压 Mpa
21 气垫顶出孔布置 mm
22 压机地面以上高度 mm
23 压力机间距 mm 6500+6500+6500+8500
2、使用环境：
2.1 电源电压：380V±10％ A.C220V±10％，50HZ±10％，三相五线制
2.2 气源：0.5～0.6MPa干燥干净的压缩空气
2.3 环境温度：0℃～45℃
2.4 环境湿度：，小于80％（无结露）
2.5 地面荷重：50～150kN/m2
3、其他服务服务
3.1 提供所需的备品备件及易损件；
3.2设备运输、调试、安装及培训；
3.3 提供设备预验收时所需的工装及所有相关附属物料和装置（板材用户提供）。

4．技术方案
4.1 设备概述
本设备主要用于钢板毛坯的拆垛、送料。简要工艺流程为：拆垛→输送→对中→上料→冲压→输送→冲压→输送→冲压→输送→冲压→输送→冲压→输送→下料。
4.2 设备组成
4.2.1 组成、基本要求
序号 项目 数量 备注
线首单元

1 线首拆垛台车及导轨 2
2 磁力分层 12
3 拆垛机械手 1
4 磁性皮带机 1
5 双料检测系统 1
6 机械对中系统及上料机械手 1
7 真空阀组系统 1
8 拆垛及上料通用端拾器 2
9 安全栅栏及安全门 1
10 电气和安全系统及整线集成 1
11 电缆 1
12 安装附件（电缆桥架、气路等） 1
压机间机械手系统

20 五轴机械手（双伸缩结构） 3
21 五轴机械手（单伸缩+滑板结构） 1
22 真空阀组系统 4
23 单元围栏及安全门 1
24 安装附件（电缆桥架、气路等） 1
线末下料系统

30 两轴下料机械手 1
31 真空阀组系统 1
32 单元围栏及安全门 1
33 安装附件（电缆桥架、气路等） 1
34 传送皮带机（2000x6000） 1
端拾器

40 端拾器 5 一个零件
基础件和二次灌浆

50 基础件 1
51 二次灌浆 1

（1）、组成：
压力机自动化生产线由拆垛机械手、拆垛台车、上料皮带机、对中台、上料机械手、线间穿梭送料机、线末皮带机及电气、安全防护等设备组成。全线采由PLC集中控制，设主操纵台及分操纵台，分别操作整线及单机的调整与运行。
（2）、基本要求：
压力机自动化生产线是一体化的、工序互相协调的系统工程。设备工艺流程简洁，布置紧凑美观，技术，运行连续有效，安全性高，综合能耗低，操作维修简单。控制系统自动控制，技术可靠，能够自动完成正常运行时的各项实时检测和调节功能，具备连锁功能以防误操作。能够在操作站上进行操作及监视，设置彩色触摸屏。能够故障显示和自动报警。
控制系统应具备可维护性和可扩展性。

图示 线首部分
4.2.2 拆垛系统
4.2.2.1 拆垛台车
4.2.2.1.1 垛料小车设计技术依据:
A 垛料重量： ≤10吨，（含料架）
B 相邻板料间位置误差： ±2.5 mm
C 垛料高度： ≤500 mm （不含料架）
D 板料宽度：（左、右） min. 500 ~ max. 2000 mm
E 板料长度：（前、后） min. 500 ~ max. 2000 mm
F 料垛公差： ± 3 mm
G 料架上的料垛数量： 1垛
H 料盘高度： 《250 mm
I 设有两个垛料小车，小车上设有料架定位装置，适合该生产线所有料盘的定位，小车由交流变频电机驱动在导轨上移动，每个小车都有一平导轨和一导向导轨（小车导轨布置要求与板料物流方向垂直），小车的位置由传感器检测。
J 板料堆放在料盘上由叉车或吊车放到拆垛小车上，通过小车，料盘从板料存放区被运到拆垛区域。
K 每个小车上有六组强磁性分张装置以防止双料的产生，实现分离垛板料，每个磁性分层装置能上下、左右、前后六个方向可调节，并适用于在该线生产的所有不同尺寸零件的板料。
L 料盘上有后一张板料的检测装置，能检测板料的后一张板料。
M 小车的尺寸按大料盘的尺寸设计，并适应于所有规格的料盘。
N 当一个小车在工作位置时，另一个小车可预先装料，开动到工作位置， 以生产线连续生产。
O 在每个小车上设有光电开关，用于有无料检测，以便机械手直接转移到另外一个垛料小车上。同时设有声光警示装置，以提醒操作者。
P 小车的开进、开出为自动控制，操作者只要启动按钮，所有的动作全部自动完成。
Q 磁性分张装置:分张成功率要求≥99%。

4.2.2.1.1.1主要技术参数
台车承重 10T
板料偏差 ±3mm
垛料偏离中心允许 Max±5mm
台车高度 650mm
台车速度 2-12m/min
料架高度 ≤250 mm
垛料高度 500 mm

4.2.2.1.1.2主要结构组成
垛料小车电机带制动和齿轮减速机，采用变频器实现高低速转换。
电机减速机输出扭矩，经齿轮齿条及传动轴传送到台车车轮，实现了台车的开进开出运动。因电机减速机带制动，可使台车在停止状态下有一个可靠的定位，在堆垛拆垛过程中板料的位置也有了准确的定位。
每台拆垛台车上布置着六套磁力分张系统。对于大的尺寸板料长边每边将使用两组，短边每边使用两组。小尺寸板料至少两套磁力分张系统定位。
每套磁力分张系统在上下垛料时由人工手动沿直线导轨系统进行位置调整。
每套磁力分张到位后，磁力分张安装支架将被人工缩紧。
注意：磁力分张系统上的磁铁具有的磁性，布置磁力分张系统时请务必提高警惕，避免两套磁力分张系统上的磁铁相互靠近，防止磁铁啮合，小心磁铁挤手，这是非常危险的。在每套磁力分张系统调整到位后，时间将插销插入销孔，锁定磁铁的位置。如果不小心磁铁啮合，在分离前请确认两套磁力分张系统都被牢固的锁定。请使用小型扁平的撬棒在两磁铁之间的间隙处撬动，当磁铁闭和面出现间隙时，请用适当厚的木板塞到闭和面的间隙处，然后继续撬动磁铁，再添加适当厚的木板，直到用手可以很轻松的掰开磁铁。这时一定要将两块磁铁掰到背离面上。然后迅速调整其中一套磁力分张系统的位置，确认此位置下磁铁不会啮合时，将磁力分张系统锁紧。
撬动磁铁时请注意不要伤害到磁铁，好的维护将会延长磁铁的强磁性及使用寿命。
每套拆垛台车均安装两套行程开关将被用于末张板料的检测。台车上所有的电缆及检测信号线都通过拖链接入。电缆及检测信号线有了安全防护，在拆垛台车开进开出过程中就不会造成电缆及检测信号线的磨损及毁坏。
每台拆垛台车设置四套接近开关来检测位置和定位。当个开关检测到制子后，系统改为低速运行，直到第二个开关触发开始制动。

拆垛台车运行在的轨道上，轨道双侧布置，等高。其中一条具有导向功能，确保垛料台车运行的安全性,同时台车车轮前侧安装有刮屑板，防止轨道上的铁屑的杂物影响到台车的安全平稳的运行。




4.2.2.2 磁性分张装置
磁力分张系统安装在双列直线导轨块上，沿直线导轨移动。双列直线导轨块确保了系统良好的受力状态，并使磁力分张系统拥有了足够的强度和刚性基础，为实现磁力分张系统快捷的定位板料的提供了可靠保障。
磁力分张系统具有多种调整动作，以实现其快捷的定位板料的功能：
① 当磁力分张摆臂移动到位后，水平方向通过螺旋手柄将其固定。
② 整个磁力分张系统通过T型丝杆及手轮手动转动可以升降，升降范围为120mm。
③ 旋转转轴Ⅰ轴、Ⅱ轴通过凸轮固定，操作方便可靠。
④ Ⅳ轴为自由浮动式，转动角度范围90度。
⑤ 磁力分张可以通过Ⅲ轴螺栓调整竖直方向倾角，以适应不同垛料。
⑥ 转臂末端固定一移动扶手，利于工人操作。



4.2.2.3 拆垛机械手
位于两个上料小车的正中央上方。拆垛机械手使用FESTO公司真空发生器，选用Roland或SYRON公司双料检测器，同时装有板料位置检测器，在换垛时无需停线就可完成垛料切换，不会造成生产的停顿，机械手可以在抓料过程中检测板料中心，并存储板料中心位置直至完成本垛料的拆垛。
对于双料、无料及后一张料能做到有效处理，例如：当检测到双料拆垛手会自己处理，如果仍然检测到双料将会发出双料报警信息等待手工处理；对于垛料表面不平的情况能做到很好的抓取能力。水平轴包括一个高强度钢体行走轨道，竖直轴是一个特别设计坚固的刚性铝材，带有可调节的气动平衡汽缸。水平轴及垂直轴为齿条齿轮传动装置，为系统，命和低维修提供了基础。
当双料检测系统确认无误后，磁性皮带驱动电机启动动，将板料输送到下一工序，整个拆垛工序完成。
同时大部分功能调整和参数变化调整均可通过触摸屏更改。运行过程中的全自动化，真正实现了拆垛过程的无人化操作。
u 拾料系统
拆垛系统采用矩阵布置真空拆垛系统，在整个拆垛区域优化布置真空吸料单元，根据板料尺寸位置自动确认参与拆垛的真空吸料单元的地址编号，真正实现全自动柔性拆垛，避免每次更换板料人工调整吸盘位置。
u 双料检测系统
双料检测器可检测被提升起的板料厚度。 采用一套控制器，带两组检测开关。

4.2.3 磁性皮带
4.2.3.1 参数
皮带机高度： 1500mm （高度会签确认）
皮带输送速度： 50-120m/min（变频调速）
皮带机长度： 4000mm.
皮带机宽度： 2000mm
皮带宽度： 75mm
4.2.3.2 结构功能描述
皮带机由底座、皮带组件、电机减速机、永磁铁等部分组成。
皮带机通过电机减速机、同步带及带轮、传送皮带来传送板料。其过程为电机减速机驱动带轮转动，通过传动型同步带带动皮带机主轴转动，主轴上同步带轮带动传送同步带运行。在电机减速机的带动下实现了传动皮带的起停，同时板料放置在传送同步带上方，板料在摩擦力的作用下随传送皮带一起移动，就完成了板料的输送工作。
皮带下面装有永磁铁，永磁铁位于导向条下。在永磁铁的吸附作用下板料可以紧紧的靠在传动皮带上，增加了板料与传动皮带之间的摩擦力，板料在输送中即可平稳的跟随传动皮带移动。
在皮带机固定支架前后安装有两个有料检测开关，当机械手将板料放置在皮带机传送皮带上时，有料检测开关就会立即检测到板料并同时发送有料信号给控制系统。皮带机可以启动向前送料了，当后面的有料检测开关检测到板料通过后，皮带机停止，机械手可以继续上料。

4.2.5 机械对中台
组成: 1)机架
2)皮带送料组件
3）传动装置
4）对中装置
功能：板料由对中台的动力皮带送料组件导入，送到位后由对中装置将板料对中。对中采用 气缸拍打机构，调整机构采用伺服电机带动丝杠；拍打机构满足双料要求。

4.2.6 送料系统
4.2.6.1组成: 1) 机架
2) 传动装置
3）1套线首上料机械手
4）3套线间五轴伸缩机械手（双伸缩结构）
5）1套线间五轴伸缩机械手（单伸缩+滑板结构）
6）1套两轴线末下料机械手
7）端拾器
4.2.6.2功能：
用于线前、线末及压力机之间的取料、送料，由于压力机采用工作台前移方式，所以压力机前面的机械手或移载机能够开出。
1）、板料进行对中，发讯后上料机械手从待料位置下移取料。上料机械手采用两轴控制（X轴、Z轴）。
2）、取料后机械手上移，并直线传送到压力机模腔内，下移后放料。
3）、压力机冲压后，后面五轴伸缩机械手将工件取走，并放置到下一台压力机的模具内。
4）、后面压力机的穿梭送料机重复送料取料动作。
5）、传动采用精密齿轮齿条、同步带、直线滑轨及滑块进行高速运行。
6）、后一台压力机的两轴下料机械手直接将工件放到皮带机上进行输送。（X轴、Z轴）

4.2.6.3 上料机械手
采用两轴控制。
X--送料方向，机械手臂伸缩移动。
Z--上下方向，机械手上下移动。

4.2.6.4 下料机械手
采用两轴控制，
X--送料方向，机械手臂伸缩移动。
Z--上下方向，机械手上下移动。
下料机械手固定安装在压力机立柱上。
下料机械手退出距离要满足人工操作压力机的空间。
4.2.6.5 线间五轴伸缩机械手（双伸缩轴）（三套）
采用五轴控制，
X--送料方向，首台总行程6500mm，两级伸缩（X1/X2）。
Z--上下方向，行程400mm，机械手上下移动。
V1、V2-旋转轴，用于当上一序与下一序工件需要倾斜时共建的旋转

4.2.6.6 线间五轴伸缩机械手（单伸缩轴+滑板）（1套）
采用五轴控制，
X--送料方向，首台总行程8500mm，单级伸缩X1+滑板移动X2。
Z--上下方向，行程400mm，机械手上下移动。
V1、V2-旋转轴，用于当上一序与下一序工件需要倾斜时共建的旋转

4.2.6.6主要配套件清单
序号 名称 单位 配套 备注
1 伺服电机 台 西门子/AB
2 直线滑轨 根 台湾
3 精密减速机 套 台湾
4 气缸 套 德国FESTO
5 减速电机 台 江苏国茂
5 齿轮齿条 根 台湾
6 吸盘 块 上海海为
7 PLC控制系统 套 西门子/AB
8 真空发生器 套 德国FESTO

4.2.7、安全防护
（1）、四周围栏防护。
（2）、生产线围栏单侧开门。进出门可采用推拉式或滑动式。
（3）、在压力机和码垛台进出处，设有电动卷帘门。
（4）、拆垛台车入口采用安全光栅保护。

4.2.8 线末皮带机
4.2.8.1技术参数
皮带机高度为 900 mm
皮带输送速度为10～60m/min.
皮带机宽度为 2000 mm
皮带机长度为 6000 mm
布置方式：顺物流方向布置。
4.2.8.2主要结构
皮带机由机架、电机减速机、传送带、滚筒、等部分组成。
通过电机减速机、同步带及带轮、传送皮带及滚筒来传送板料。其过程为电机减速机驱动同步带及带轮转动带动主滚筒转动，由于滚筒与传动皮带相互的摩擦力作用，主滚筒同时带动传动皮带转动，则在电机减速机的带动下实现了传动皮带的起停转动动作，亦完成了板料的输送工作。由于皮带机转动速度较快，并且需要频繁起停，故传动皮带内侧面镶嵌着V字型聚氨酯皮带，在传送过程中具有导向功能，防止皮带及板料跑偏。
在皮带机固定支架上安装有两个有料检测开关，当将板料放置在皮带机传送皮带上时，有料检测开关就会立即检测到板料的存在并同时发送有料信息给PLC，告诉PLC皮带机可以传输板料了。有料检测开关的作用杜绝了皮带机无法识别空板料，继续输送空板料的现象。有料检测开关利于皮带机与PLC的信息传递。
润滑方式为定期人工给轴承上润滑脂。

4.2.9、端拾器
备一套模具的端拾器
拆垛及上料各一套，每台压力机之间各一套，线末下料一套，共7套。

4.2.10 电气控制
4.2.10.1 总体控制：
自动化冲压线采用集中中央CPU控制结构。
各种智能传感器和阀通过总线和相应的PLC或远程I/O单元通讯，包括现场操作站、现场设备检测单元（接近开关、光电开关等）、现场其它输入设备、现场执行机构（如变频器、电磁阀等）等。
自动化联线PLC与压力机PLC之间的互锁信号通过总线的方式进行连接，连线PLC与机械手控制系统之间通过总线进行数据交换。同时机械手控制系统配置标准的以太网接口，供监控系统使用。
自动化系统采用安全保护系统。配备完善的安全门锁，安全急停开关，安全继电器等安全装置，实时控制显示安全区域状况，及时发出声光报警信号或停机。
不具备总线连接的特殊设备将采用硬接线方式实现信息交换和连锁控制。
整线安全联锁采用硬接线的方式实现信息交换。
LED显示屏（显示内容、屏幕大小图纸会签时确定）
4.2.10.2 硬件清单：
电气元件选型清单
序号 元器件名称 型号或规格 供应商 备注
1 电控柜体 2000*800*600mm 仿威图
2 现场操作站
仿威图 　
3 现场接线箱、操作台 Rittal结构形式，冷板喷塑 仿威图 　
4 PLC
SIEMENS/AB 　
5 人机界面
SIEMENS/AB 　
6 电源进线主开关 　 施耐德 　
7 断路器、接触器、热继电器 短路及电机过载保护 施耐德
8 中间继电器 HH54P 施耐德 　
9 直流稳压电源 导轨式安装 明伟 　
10 隔离变压器 　 九川 　
11 接线端子 　 WAGO/PHPENIX 　
12 光栅 　 邦纳 　
13 行程开关 　 OMRON
14 接近开关(含防爆型) PNP/NPN型 图尔克
15 变频器 　 西门子/富士 　
16 选择开关 　 施耐德 　
17 控制按钮 　 施耐德 　
18 信号灯 　 施耐德 　
19 警示灯 　 施耐德 　
20 组合指示灯 　 施耐德 　
21 动力电缆
国产 　
22 控制电缆 　 LAPP 　
23 安全门锁
邦纳