關鍵詞：金屬鈑金；機器人；自動化折彎；技術研究

portant;"="" 在當今生產制造業領域，鈑金折彎成形已滲入到諸多行業，如汽車、家電、電氣、廚具、電子及消費品等，在金屬鈑金折彎成形過程中，傳統作業時每臺折彎機均需要配備一名操作者。由于各行各業對產品的品種要求繁多、數量巨大，且折彎機屬于危險類別較高的生產設備，安全隱患也比較大，此道生產工序愈發成為一項繁重危險度較高的體力工作，所以用機器人替代人工作業也逐漸成為必然發展趨勢。

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portant;"="" 那么，都有哪些具體應用呢？

portant;"="" （1）電液伺服數控折彎機可實現穩定及精確調整折彎工作速度的折彎機，以保證金屬鈑金在折彎過程中勻速穩定，避免發生速度突變導致機器人無法在短時間內急速跟隨的現象。同時，對于不能將折彎機自身的刀口行程值通信給機器人的情況，則需要在折彎機上刀口（即活動刀口）安裝精密絲桿與編碼器傳動裝置，通過編碼器將刀口行程值持續通信給機器人。

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portant;"="" （2）工業機器人目前主流的工業機器人，除了四大家族以外，意大利柯瑪、日本川崎重工等廠家也提供帶有折彎跟隨功能的機器人（機器人本體內需安裝有與編碼器通信協調數據的專用板卡或模塊），配合真空吸盤式抓手，可在機器人的控制器內為不同規格的產品預先錄入產品編號及相應的尺寸參數，機器人即可準確對應多種規格的產品折彎作業。

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portant;"="" （3）應用過程中需特別注意的技術參數折彎機在折彎作業時工進速度(即金屬鈑金開始發生折彎變形時折彎機的工作速度)，根據現場實際測試，建議設定在25mm/s以下，否則會出現機器人的運動速度滯后于金屬鈑金的移動速度，從而導致金屬鈑金從吸盤抓手上脫料。若機器人6軸法蘭中心距離折彎機刀口中心尺寸較遠時（通常大于300mm），則建議繼續降低折彎機作業時的工進速度。

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portant;"="" 附加分析：機器人自動折彎僅作為機器人在制造業中高端智能化的其中一個環節，隨著中國制造2025及全球工業化4.0的全面推進，未來對機器人提出智能化要求的領域將越來越廣泛，且每個領域內均會有其獨特的技術要求，逐步充實著工業機器人的擬人化作業功能。配合完善的3D視覺設備、力矩傳感器等外部輸入元件，未來每臺工業機器人都將變成一臺半人化設備，實現的將不僅僅是無人化工廠，甚至是具備一定程度自主協調能力的設備，更進一步保障了生產線產品的多元化、隨機化的生產要求。

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１、系統組成

機器人輔助折彎系統主要由六軸機器人、機器人手爪、移載機、進料輥道線、出料輥道線、折彎機、調面架、板料定位對中單元、后擋指位移檢測單元、電控系統等組成，如圖１所示。

２、工作流程

從操作臺發出待加工板材的規格及數量后，待加工板材從后方立庫自動輸送到移栽機下方，移栽機實時檢測到來料后將自動下降吸取板材并將板材運至輥道線上，輥道線將板材運至機器人側的板料定位對中單元，對中單元與輥道線配合實現板材線體上的定位。定位完成后機器人通過手爪吸取板材到折彎機，通過機器人與折彎機之間實時通訊及產品工藝程序準確而快速地完成產品的折彎，產品折彎完成后機器人將成品放入出料輥道線，并發命令告知成品庫將產品入庫。本系統配備的兩臺機器人可同時加工同一種產品，也可同時加工不同產品，還可根據折彎機使用的刀頭來選擇協同加工一種產品，提高了系統的適用性與靈活性；同時在兩臺機器人交叉工作區內設置了硬件與軟件的雙重防碰撞保護，提高了系統的安

2.1移栽機

主要完成從板材庫送料小車依次吸取每張板材，將其放于輥道線體上。該移載機主體結構采用結構用型鋼加工而成，行走機構采用電機與齒輪齒條驅動，升降機構采用伺服電機與滾珠絲杠模組驅動，手爪部分設計為框架式真空吸盤陣列，吸盤分組驅動控制。升降機構傳感器能準確定位板材抓取位置，伺服電機根據板材位置信息先快速運動到板材上方２ｃｍ處，然后緩慢下移直到吸盤完全接觸后吸取板材，再快速上移，同時行走機構快速移動到輥道線上方，伺服電機將板材放到輥道線上返回初始位。

2.2輥道線與對中單元

輥道線主要由驅動機構、張緊機構、工件定位機構、到位檢測傳感器等組成，線體采用鏈輪鏈條驅動、變頻可調。對中裝置位于輥道線進料方向末端，且獨立于輥道線，主體結構采用伺服電機驅動雙螺旋滾珠絲杠，帶動擋塊對工件進行對中定位夾緊。輥道線將移栽機送來的板材輸送至本線體尾端，線尾傳感器檢測到板材時輥道線降頻運行來保持輥道線運行側的位置，并通知對中裝置進行對中，對中單元可通過板材的夾持力矩判斷板材在垂直于輥道運行方向的定位是否完成，當夾持力矩到達設定值時對中單元松開，等待機器人抓取。

2.3機器人手爪

根據工件尺寸及工藝要求（單邊折彎、兩邊折彎或者四邊折彎、覆平）進行分組，設計了如圖３所示的手爪，手爪主要由伺服驅動模組、精密直線導軌或直線軸承、氣缸、真空器件等組成。該手爪可通過伸縮變換兼容尺寸差異較大的工件，吸盤采取分組控制，并配有止回閥，防止單只吸盤漏氣時影響其他吸盤吸附。

2.4調面架

主要完成翻面吸取板材或雙工位協同加工時由另外一臺從站機器人吸取工件，如圖１所示，調面架設計為傾斜固定式Ｆ型立柱結構，臺面上裝有定位吸盤，吸盤采取分組控制，并配有止回閥，防止單只吸盤漏氣時影響其他吸盤吸附。當需翻面折彎時，兩個交換臺分別配合各機器人進行折彎；需交換折彎時，可選用任何一個交換臺進行折彎。

2.5折彎及跟隨系統

由于待加工板材的最大尺寸為2500ｍｍ，微小的尺寸與角度偏差都可能導致折彎尺寸不合格，因此在折彎機兩后擋指側增加了高精度位移傳感器，來修正對中與機器人手爪抓取移動時的位置偏差，保證在折彎機下壓折彎時的精度。因加工板材種類多，每種產品尺寸、折彎角度、位置都可能有所不同，針對折彎跟隨工作量比較大的情況開發了鈑金件跟隨程序模塊，只需幾步簡單的示教即可完成折彎跟隨，保證了角度精度，且加工尺寸精度≤±0.15ｍｍ，折彎角度精度≤±0.5°。

折彎機器人國內應用現狀與不足

目前我國包括廈門ABB開關有限公司、東莞嘉利公司等大型的電氣柜、家電的生產制造企業已將機器人折彎應用到實際的生產作業中，但仍有更多的金屬鈑金制造企業尚未實現或正在籌劃這一環節的自動化應用方案。很多企業還屬于中小企業，所生產的產品規格不固定、產量偏少且不穩定，則折彎機需要經常更換及調整上下模刀口導致基準位置發生變化，機器人就需要反復校準，使得機器人作業的優勢不能充分體現，最終機器人自動化折彎系統在中小企業范圍內未得到廣泛推行實施。

結語

機器人自動折彎僅作為機器人在制造業中高端智能化的其中一個環節，隨著中國制造2025及全球工業化4.0的全面推進，未來對機器人提出智能化要求的領域將越來越廣泛，且每個領域內均會有其獨特的技術要求，逐步充實著工業機器人的擬人化作業功能。配合完善的3D視覺設備、力矩傳感器等外部輸入元件，未來每臺工業機器人都將變成一臺半人化設備，實現的將不僅僅是無人化工廠，甚至是具備一定程度自主協調能力的設備，更進一步保障了生產線產品的多元化、隨機化的生產要求。

參考文獻：

［1］齊俊河．我國沖壓、鈑金行業的發展現狀［N］．世界金屬導報，2011-03-01(18)．

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[3]桂方亮.機器人沖壓生產線重力對中臺的柔性化改造方案探討[J].鍛壓裝備與制造技術，2015，50（4）

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