| 淺談?wù)蹚潤(rùn)C(jī)的迭代與自動(dòng)化 |
| 來(lái)源： 發(fā)布：2021/1/7 15:29:31 |
折彎?rùn)C(jī)的“第 1 次迭代”回顧折彎?rùn)C(jī)的迭代歷史，要先從驅(qū)動(dòng)裝置 (Actuator) 的迭代談起，驅(qū)動(dòng)裝置先從機(jī)械式驅(qū)動(dòng)進(jìn)化為油壓式驅(qū)動(dòng)（MH/F 系列、3 點(diǎn)系列），再進(jìn)化成滾珠絲杠直接驅(qū)動(dòng) (BB 系列 )、油電混合控制驅(qū)動(dòng)及伺服液壓雙驅(qū)動(dòng)控制 (BH 系列 )。接下來(lái)就是折彎尺寸測(cè)定用的后擋料定位裝置，該裝置從 40 多年前就開(kāi)始采用數(shù)值控制（NC 裝置），使折彎?rùn)C(jī)的操作性有了劃時(shí)代的進(jìn)步。從折彎?rùn)C(jī)的進(jìn)化來(lái)看，這些可以稱為“第 1 次迭代”，這次進(jìn)化使折彎產(chǎn)品的加工精度有了質(zhì)的飛躍。 在“第 1 次迭代”中折彎?rùn)C(jī)本身已有了很大進(jìn)步，但從鈑金加工工藝的自動(dòng)化角度來(lái)看，沖切工藝的自動(dòng)化生產(chǎn)已迅速走向成熟階段，而折彎工藝卻依然以一人一機(jī)（One Man One Machine）為主流的生產(chǎn)方式，折彎自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程比我們預(yù)測(cè)的要更緩慢一些，其原因就是折彎工藝中 V 形折彎的優(yōu)點(diǎn)成為了折彎自動(dòng)化發(fā)展的瓶頸。 折彎?rùn)C(jī)的“第 2 次迭代” 在 15 年前，行業(yè)中就已有描述折彎?rùn)C(jī)發(fā)展趨勢(shì)的關(guān)鍵詞——“支援”，其進(jìn)化具體到各個(gè)方面，可分為折彎編程支援、補(bǔ)償支援、操作人員的折彎支援以及事先準(zhǔn)備支援。根據(jù)工作內(nèi)容的不同，折彎?rùn)C(jī)的運(yùn)行效率也大相 徑庭， 最 低 可 低 至 40%， 剩 下 的60% 為折彎加工以外（包括折彎編程、折彎補(bǔ)償調(diào)整、事先準(zhǔn)備等）的作業(yè)時(shí)間，為了縮短這些時(shí)間，支援作業(yè)也進(jìn)化了很多。 折彎編程支援 3D 模型的離線編程是以 3D 模型為基礎(chǔ)，在折彎之前先進(jìn)行折彎模擬，確認(rèn)折彎順序及模具使用的合理性后再輸出折彎加工程序。在加工比較復(fù)雜的折彎工件時(shí)，可以有效減少在折彎?rùn)C(jī)前面進(jìn)行干涉確認(rèn)或加工構(gòu)思等設(shè)備停止時(shí)間，從而提高折彎?rùn)C(jī)的運(yùn)行效率。村田機(jī)械的 Campath Bend 是一款支持 2D ＆ 3D 離線折彎編程軟件，可以讀取 Campath SolidWorks Addin 輸出的 SCPX文檔或 DXF 文檔，并對(duì) SCPX 文檔進(jìn)行自動(dòng)批量編程處理。 折彎補(bǔ)償支援 由于板材材質(zhì)不均一，在折彎時(shí)很難按照計(jì)算的理論值進(jìn)行精準(zhǔn)的折彎加工，需要對(duì)折彎角度進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)折彎角度補(bǔ)償作業(yè)提供支援的是角度感應(yīng)器，使用角度感應(yīng)器可減少加工材料對(duì)折彎角度的影響，從而提高折彎工件精度的穩(wěn)定性，該裝置現(xiàn)已作為折彎?rùn)C(jī)的標(biāo)準(zhǔn)附屬品被廣泛使用。 操作員工的折彎支援 雖然可以離線 3D 模擬，但操作員工在折彎?rùn)C(jī)上安裝模具時(shí)，每次仍然必須對(duì)模具的種類或安裝位置進(jìn)行確認(rèn)，且只能在 NC 裝置的小畫(huà)面上確認(rèn)折彎順序。另外，圖紙上未體現(xiàn)的折彎注意事項(xiàng)等內(nèi)容，只有實(shí)際折彎的操作人員能夠深刻理解并予以關(guān)注，這些信息很少與他人共享。為了解決此難題，村田機(jī)械全新開(kāi)發(fā)了虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的 Videre 視教軟件，此視教軟件可以在滑塊上適時(shí)顯示必要的操作信息。 事先準(zhǔn)備支援 折彎?rùn)C(jī)可以針對(duì)各種材質(zhì)、板厚、形狀的工件進(jìn)行多品種小批量的生產(chǎn)加工，只要生成折彎程序和交換模具就可以簡(jiǎn)單生產(chǎn)，也就是說(shuō)，加工各種不同的工件時(shí)要進(jìn)行頻繁的模具交換。執(zhí)行此作業(yè)需要一定的技能和經(jīng)驗(yàn)，且操作人員的體力負(fù)擔(dān)很大。為了有效解決此問(wèn)題，我們推薦大家使用模具自動(dòng)交換裝置，如圖 5 所示。當(dāng)然，根據(jù)折彎成品或作業(yè)流程的不同，模具的交換頻率或所需模具的種類也不盡相同，但這是一種更加柔性化的支援。 最后需要提及的支援是安全裝置，從某種意義上講，安全性和生產(chǎn)性有時(shí)候是成反比的，但激光式的安全裝置被認(rèn)可之后，安全性和生產(chǎn)性可以完全成正比。上述支援可稱為折彎?rùn)C(jī)的“第 2 次進(jìn)化”，這次進(jìn)化既減輕了折彎?rùn)C(jī)操作人員的負(fù)擔(dān)，同時(shí)又提高了設(shè)備的運(yùn)行效率。 折彎自動(dòng)化與智能化 經(jīng)歷前兩個(gè)階段后，折彎工藝必將迎來(lái)“第 3 次迭代”：由于匠工不足衍生而來(lái)的折彎智能化和由于人手不足衍生而來(lái)的折彎自動(dòng)化，這兩種生產(chǎn)方式將會(huì)同時(shí)到來(lái)并共同發(fā)展。 折彎智能化應(yīng)用的是感測(cè)技術(shù)，它通過(guò)在折彎之前、折彎過(guò)程中以及折彎之后的感測(cè)動(dòng)作，獲取工件折彎所需的信息，對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償和自動(dòng)確認(rèn)反饋。例如，撓度補(bǔ)償裝置為折彎?rùn)C(jī)而生，對(duì)折彎角度補(bǔ)償也是如此，但其實(shí)沒(méi)有撓度補(bǔ)償功能的設(shè)備才是最理想的設(shè)備。材質(zhì)的不均一性決定了折彎制品的不均一，在折彎之前收集到這些不均一的信息是最為理想的。由于材料內(nèi)部存在張力，在折彎過(guò)程中控制板材的翹曲變形是最為理想的。匠工會(huì)根據(jù)自己積累的經(jīng)驗(yàn)和體感進(jìn)行補(bǔ)償操作，從而“智”造出優(yōu)良產(chǎn)品，這正是“匠工的技能 = 匠技”，而可以替代這些匠技的也只有折彎智能化。 折彎自動(dòng)化可解決人員不足的問(wèn)題，它與折彎智能化相輔相成，在全球市場(chǎng)的需求均日益高漲，但坦白的講，這還不能稱作是真正意義上的“迭代”。至今，采用通用型 6 軸機(jī)器人的折彎系統(tǒng)還是比較流行的，村田機(jī)械也為國(guó)內(nèi)外客戶廣泛提供了這類折彎系統(tǒng)。但從折彎自動(dòng)化的角度來(lái)看，通用型 6 軸機(jī)器人折彎系統(tǒng)也只是其中一個(gè)案例而已。折彎?rùn)C(jī)被廣泛應(yīng)用于廚房設(shè)備、辦公家具、建筑鋼構(gòu)、汽車、電子器械等行業(yè)，對(duì)這些行業(yè)小批量多品種的生產(chǎn)模式來(lái)說(shuō)，使用通用型 6 軸機(jī)器人折彎系統(tǒng)還是很有局限性的。 由于產(chǎn)生塑性變形的 V 形折彎可以采用標(biāo)準(zhǔn)模具，能夠簡(jiǎn)單地將板材加工成立體形狀（2D → 3D），這也是其被各行業(yè)廣泛采用的重要原因之一。然而，從平板折彎成各種各樣立體形狀的過(guò)程，也使得機(jī)器人編程、操作以及折彎后制品的下料處理等變得更加復(fù)雜。V 形折彎雖然只需要交換模具就可以對(duì)各種不同材質(zhì)、板厚、形狀的工件進(jìn)行加工，但在操作過(guò)程中都必須進(jìn)行補(bǔ)償。在折彎補(bǔ)償時(shí)，角度補(bǔ)償雖然有不少進(jìn)步，但其他補(bǔ)償及其確認(rèn)在很大程度上依然依賴于人工操作，因此折彎自動(dòng)化在依賴人工操作的地方有必要采用折彎智能化來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充，這些都是通用型 6 軸機(jī)器人折彎系統(tǒng)存在局限性的理由。 
實(shí)現(xiàn)折彎自動(dòng)化的方法有很多種，若采用 6 軸機(jī)器人折彎系統(tǒng)，重點(diǎn)考慮的應(yīng)是機(jī)器人編程、下料碼垛的柔性化及采用折彎智能化對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償與確認(rèn)。目前，折彎自動(dòng)化可對(duì)折彎之前和折彎過(guò)程中的情況進(jìn)行檢查確認(rèn)，但對(duì)折彎之后完成品的自動(dòng)檢查卻幾乎沒(méi)有，這對(duì)于夜間運(yùn)行等需要使用折彎完全自動(dòng)化的場(chǎng)所，都是不可回避的問(wèn)題，因此折彎自動(dòng) / 半自動(dòng)化的運(yùn)用仍需要一定的時(shí)間。 |
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