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激光切割柔性制造系统创新设计

2017/11/20    来源:互联网    作者:周庆  岳俊强  欧阳斌  张礼峰      
关键字:激光切割  柔性制造系统  上下料  零件分离分选  
文中介绍了一种激光切割柔性制造系统,该系统由2台或多台数控激光切割系统、上下料及零件分离分选系统、料库系统、物流系统及中央控制系统组成。可完成原始板材入库、出库、自动上下料及切割加工到成品零件分离分选等一系列全自动无人化生产流程。

0 引言

    目前国内尚无真正意义上的激光切割FMS,在当今国外板材切割设备制造行业,该系统也是一种新型产品,不仅可以优化生产流程,消除辅助生产操作和相关运行费用,同时也保证了优良的产品质量和快速安全的投资回报,代表了数控激光切割设备的最新发展趋势。

    目前国际上的激光切割FMS大多针对单台激光切割机,且并未很好地结合生产车间状况,造成效率提升不明显,自动化程度不够高。由于激光切割的板材大多为金属材质,其中尤以碳钢板材为主,笔者公司最新研发的激光切割FMS突破原有观念的束缚,对碳钢板材原料入库出库、自动上下料、激光切割、零件分选等环节作了创造性的设计,使整套激光切割FMS自动化程度更高,更人性化,生产效率大幅提升。

1 传统激光切割FMS加工流程分析

    传统单机激光切割FMS(如图1所示)由激光切割机、桁架、上下料机械手、分选码垛机械手、各类物流小车组成,一般成一直线排布。

    1

    工作流程:1)上下料机械手3将上料小车5上的板材抓起送至激光切割机1;2)切割机1切割完成后由分选码垛机械手4将零件一个个分别放置于分选码垛小车7上;3)由上下料机械手3将废料从切割机1上取出放置于废料小车6上。

    从目前柔性制造要求分析,该系统有以下几处缺陷:

    1)只能实现单台激光切割机柔性生产;

    2)由于上下料机械手与分选码垛机械手在切割机的同一侧,两个机械手必须分别动作;

    3)切割完成后,零件与废料有微连接存在,从而导致分选动作失败;

    4)与生产车间形成不了柔性对接;

    5)整体自动化程度不够,效率偏低。

2 创新激光切割FMS加工流程分析

    笔者公司最新研发的激光切割FMS(如图2所示)由生产车间对接系统、料库系统、激光切割系统、上下料系统、废料分离系统、零件分选系统等组成。

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    其中转运车1在绿色通道内沿轨道13运动;转台2可绕自身圆心旋转;上料机械手5及下料机械手10可在桁架6上水平运动,同时自身可进行垂直运动;桁架6的一端与地面固定,另一端与料库3固定;切割机7和8自身带有交换工作台,一张板材在切割时,另一个工作在主机外可进行上下料;切割机7和8的切割废料车12可在两台主机之间对拉。废料分离处理装置9可将留下的废料边框转到废料箱中。

    工作流程:

    1)转运车1上放置一垛原始板材,转运车1到达转台2上后停止,转台2(上面布置“井”字形垂直交叉轨道)自动旋转90。,转运车1进入料库3,料库3将整垛板材放置到货架(未示出)上,同时转运车1回到绿色通道上,完成入库过程。

    2)上料小车4沿轨道进入料库3,料库3按切割需求将指定的一垛板材从货架上取出并放到上料小车4上,上料小车4上有相应的定位装置将板材可靠定位,上料车回到上料位置,完成出库过程。

    3)上料机械手5(上面安装真空吸盘)从上料小车4上吸起一张板材,运送到切割机7(或8)交换工作台上,工作台进入切割机主机完成板材切割过程,此时上料机械手回到上料位置继续吸起一张板材等待上料,一个上料流程完成。

    4)板材切割完成后工作台移出切割主机(上面安装电永磁铁吸盘),运动到工作台上方将切割完成的板材整体吸起,下料机械手10运动到废料分离台处理装置9的位置,下料机械手10上的电永磁铁与废料分离处理装置9上的电永磁铁共同作用后,克服微连接将废料边框留在废料分离处理装置9上并转至废料箱中,废料箱可沿轨道运动,方便转出处理,废料分离处理流程完成。

    5)下料机械手10将零件带到分拣输送装置位置并将同种零件逐批释放,实现零件分选,分选不及的小零件落入缓存箱中,分选后的零件可由人工码放或者采用机器人码放,零件下料分选流程完成。

3 结语

    1)采用转运车、转台、废料处理等物流装置使激光切割FMS自动化程度更高,与车间其他设备柔性对接,方便车间管理。转运车不一定单独为该激光切割FMS配置,也可以有多个转运车方便板材转运。

    2)桁架与料库集成、上料机械手与下料机械手共用一套桁架、切割废料车的配置等使激光切割FMS结构更为紧凑,占地空间小。

    3)该设计中设置了2台激光切割机,根据需要可同时配置3台或4台激光切割机,桁架为标准拼接组装式结构,可任意延长,方便用户扩展。

    4)配置6套数控系统,分别对应2台激光切割机、料库系统、上料系统、下料分选系统及中央控制,互不干涉,某个环节出现问题后不影响其它环节。

    5)设置备用上料小车进行人工上料,在上下料维护时,切割机可正常工作。方便用户,人性化较好。

责任编辑:张纯子
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