工業機器人在模壓刨花板自動修邊的應用

韋香露

（湛江碧麗華模壓木制品有限公司，廣東 湛江 524334）

模壓刨花板，是由橡膠木“枝丫材”資源、通過多道工序加工成的合格刨花，加上改性脲醛樹脂膠黏劑和三聚氰胺浸漬紙，在成型的固定模具中，經過高溫高壓下一次性壓制成型（如圖1 所示），其產品屬木質刨花板中的一個分支，產品的各項物理力學性能都高于普通刨花板，使用范圍較廣，可用于建筑、家庭、學校用具、物流運輸等領域。根據刨花板生產工藝和特點，生產產品的模具由成上模具和下模具組合而成，在生產時上模具在液壓缸的壓力下緩緩下壓，下壓到下模具厚度規時停止運動，兩模具的接合處就會形成一條接縫，使多余的三聚氰胺浸漬紙從這條接縫伸出，我們稱為刨花板的邊。在后續工序中要對這個邊進行打磨去除，使產品整齊美觀，不易割傷。

1 模壓刨花板自動化修邊蘊含的價值

1.1 提高工作效率，降低工人工作強度

圖1 模壓刨花板生產示意圖

在模壓刨花板行業中，由于模壓產品無規則變形特性，導致產品很難進行定位跟蹤，無法進行產品固定式的機械化加工。長期以來，一直采用人工操作修邊的生產方式。工人每天幾千次的機械式工作，使用了大量的勞動時間和精力，而且人工修邊存在諸多不足，無法保證產品的修邊質量。利用工業機器人可高速運行的特性進行修邊自動化改造，可保證修邊線速度達400mm/s 的線速度以上，以前由兩人一組才能完成的修邊工序，使用機器人后一個人就可以輕松操作，且多種規格產品可以一鍵切換，在同等條件下大大降低工人的工作強度，提高了產品修邊的工作效率。

1.2 提高修邊精度，保障產品質量

在傳統模壓板修邊過程中，修邊工序是由人手持打磨設備進行打磨，打磨時的力度大小和打磨速度都會影響產品修邊的質量，且人工打磨精度和平整度無法保障，經常有產品被打傷打壞的情況出現，給企業造成了經濟損失。利用工業機器人進行自動化改造，結合現代化多種定位方式，能精準地控制產品修邊量，穩定產品的修邊質量，提高企業的經濟效益。

1.3 增強生產過程的安全性

在傳統模壓板修邊過程中，由人工一只手拿打磨機，另一只控制產品的旋轉。打磨機在工作時打磨片是高速旋轉的，打磨片受力過大時容易破損飛出。操作人員每天幾千次重復的操作，工作壓力較大難免會發生錯誤，造成安全事故的發生。且刨花板在修邊時會產生大量的粉塵，對操作人員的身體健康造成不良影響，使用機器人進行自動化改造，設備可配備除塵系統，除塵效率可達98%以上，人工只負責整棟產品上下料，減少了粉塵的接觸時間和機器傷害，改善了工作環境，減少了環境污染,實現了清潔生產的目標。

2 工業機器人在模壓刨花板自動修邊的應用

2.1 工業機器人簡介

工業機器人是面向各個領域的多自由度的機器設備，它能夠自動完成各項工作，是靠自身動力和基數能力完成各種功能的一種機械設備。在各行業生產加工過程中，配合當代自動化生產的需要,把處高溫鑄件和重型物體等作業的工人從險、臟、重的作業中解放出來。例如，在沖壓、鑄造、焊接、涂裝、搬運等工作中，完成對人體有害物品的運輸或生產操控作業。如今，工業機器人已經發展到了第三代，智能化水平已經得到了較大的提升，可依靠自身的視覺信息、觸覺信息采集各項數據，精準地完成各項任務。在未來社會發展中，機器人的應用和發展是一個必然的趨勢。

2.2 工業機器人持修邊機直接修邊工作方式

采用六自由度關節機器人加裝修邊機，模擬人工修邊方式進行修邊。首先準備一塊標準的模壓產品，采用真空吸盤固定在指定位置，按照產品尺寸和修邊量記錄好機器人運動軌跡，設置好機械手運行的各項參數，調好機械手運行的線速度。然后，進行產品修邊測試，測試產品規格為1200×420×18，測試數量為20 張，測試速度為全速的30%。從測試的結果得出，在20 張產品修邊中僅有10 張產品為合格，其他產品有的修不到有的修的過度，其主要原因是產品變形和密封變化所致。機器人執行命令時軌跡是重復不變的，當板面變化比較少時修邊量正常，修出的板面邊部均勻平整；當板面變形較大時，向下彎的地方修邊刀修不到，向上翹的地方修邊刀則直接修平，造成過度修邊影響產品等級，因此該修邊方式不適用模壓板修邊工作。

2.3 工業機器人持修邊機加激光跟蹤工作方式

從上述工作方式中得出，模壓刨花板和其他標準材料不一樣，標準材料變形量很小，配合高重復精度機器人，可以保證產品合格率98%以上；但模壓產品的變形量大且是無規則，固定式軌跡無法進行產品精準修邊。所以在上述工作方式的基礎上加上激光跟蹤傳感器，利用激光跟蹤傳感器的視覺信息識別，實現設備實時在線跟蹤，配合強大的操作軟件，自動進行運行軌跡調整，解決產品變形修邊定位難的問題。但在經過同樣的測試方式后，產品修邊合格率也僅達到60%多，從修邊的產品結果分析得出，由于模壓產品修邊時修邊速度比較快，修邊時產生的粉塵、紙碎等，干擾激光跟蹤識別能力，往往低地方沒修到，高的地方有修的過度了。且修出的板邊部不平整，波浪感明顯。所以，該修邊方式也不能滿足需求。

2.4 工業機器人手持修邊機加機械跟蹤工作方式

從上述的兩種修邊方案結果得出，機器人直接式軌跡修邊或激光跟蹤式軌跡修邊都有它的局限性，第一種方式適用的是精度高不變形的產品，而第二種方案適用的是運動速度慢變形量少的產品。所以，在工作方式三選擇機械跟蹤的方式進行產品邊部定位，首先在修邊機夾具上加裝兩塊微調定位塊，對產品邊部的上表面和側面定位，確保修邊刀到產品邊部的位置保持一致。其次，在加裝修邊機上下、左右方向的移動軌道，使修邊機能跟隨產品的上下、左右變化而自動調整位置。按要求安裝完成后如圖2 所示，對產品進行修邊測試，測試產品規格為1200×420×18，測試數量為20 張，測試速度為全速的30%。從測試的結果得出，在20 張產品修邊中有19 張產品為合格，有1 張產品在一處在轉角地方修邊量過少。修邊的線速度在直線運動時可達350mm/s,轉彎時可達200mm/s。修邊速度是人工修邊速度的4 倍，且能夠一天24 小時連續工作。精準使用機器人修邊平整度好、故障率低，精準可滿足高效生產的需要。

3 結語

綜合上述，應用工業機器人高精度、高速度的運動方式，對模壓刨花板進行修邊有明顯的優勢。自動化程度高，操作方便，能夠降低修邊工人操作技能要求，提高產品修邊的精度和平整度，保障產品的質量。同時，機器人長時間運轉也不會疲勞，速度可達人工修邊的兩倍以上，大大提高了生產效率。提高生產操作的可靠性和安全性，減少了人體和粉塵的接觸時間，降低了職業病發生概率。為了更好地運用機器人，模壓板企業要多利用現代自動化科技，結合企業自身實際情況，改進和完善其中還存在的問題，以此來保障效益的最大化。

圖2 機器人自動修邊工作圖