定尺料拆垛過程中掉料及雙張問題的研究

陳 哲，曹祖鳴，耿永秀

（揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 223022）

隨著生產力的不斷提升，鈑金沖壓自動化線憑借著自身工藝先進、穩定、可考、高效的特點，慢慢取代老舊的生產工藝，定尺料自動拆垛系統作為鈑金沖壓自動化線首單元，為各主機、配套工廠大幅度提升產能并提高產品競爭力，本文研究了采用不同取料加速度和吹入壓縮空氣來破壞相鄰兩張定尺料之間分子力的方式，找出了克服定尺料拆垛過程中掉料及雙張的辦法[1]。

1 定尺料自動拆垛系統的構成

定尺料自動拆垛系統：包含儲料臺、磁性分離器、端拾器、真空吸盤、機械手及控制系統等。

儲料臺：用于放置定尺料，可放200～1000張。

磁性分離器：把需分張的鋼板同極磁化,使多層鋼板之間產生相互排斥的力。

端拾器：安裝于機械手之上，利用吸盤或夾具來抓取物體。

真空吸盤：利用真空負壓來吸取物件。

機械手：包含水平反向平移軸和豎直方向升降軸。

其組成如圖1所示。

2 定尺料自動拆垛系統設計

2.1 定尺料參數

定尺料尺寸根據客戶提供的參數為1600mm×850mm×0.8mm鍍鋅板，材料密度取7.85g/cm3。如表1所示。

表1 定尺料參數

單張定尺料計算公式為：

2.2 磁力分張器

針對0.8mm厚度的定尺料，我們選擇以永磁體為材質的磁力分張器，長寬高尺寸為150 mm×30 mm×500mm，單個磁力分張器有效分張區域在半徑350mm以內，定尺料的4個作用面其中兩個作為上料和出料方向一般不設置磁力分張器，設置磁力分張器的只有兩個側面。

實測陰影部分為磁力分張器的作用區域，通常磁力分張器不能覆蓋大尺寸定尺料的全部區域。作用范圍示意圖如圖2所示。

2.3 吸盤抓取力

選用的是防滑耐磨吸盤，吸盤外徑?80mm，端拾器上橫向間隔500mm豎向間隔300mm設置有12個吸盤，真空發生器的真空值可以達到0.06～0.09MPa。

吸盤吸力計算公式為：

表2 真空參數

可以看出針對客戶提供的定尺料參數，我們拆垛系統中真空吸盤系統設計是有很大的余量的，參數上是可以滿足拆垛需求的。

3 動態測試分析與方案優化

由于分子力的作用在拆垛過程中宏觀表現為定尺料粘連，兩張、三張甚至十來張粘連在一起，會造成個別吸盤破真空，從而導致掉料或者雙張故障而停機。

分子力：分子力（Molecular Force），又稱分子間作用力、范得瓦耳斯力，是指分子間的相互作用[2]。當二分子相距較遠時，主要表現為吸引力，這種力主要來源于一個分子被另一個分子隨時間迅速變化的電偶極矩所極化而引起的相互作用，當二分子非常接近時，則排斥力成為主要的，這是由于各分子的外層電子云開始重疊而產生的排斥作用[3]。

我們通過兩種方式來測試，一種是通過調整伺服電機的加速時間，來延長破壞定尺料間分子力的時間；另一種是通過從磁力分張器處吹入壓縮空氣，用外力的方式來破壞定尺料間的分子力。

3.1 增加壓縮空氣功能的動態測試

保證設備參數功能不變的情況下（加速時間200ms），對比吹入壓縮空氣和無壓縮空氣的工況，實際統計的數據如表3、表4所示。

通過現場統計數據增加壓縮空氣吹入可以減緩一部分掉料及雙張的問題，由于壓力大小擺放位置等因數問題依然存在。

表3 無壓縮空氣吹入裝置

表4 增加壓縮空氣吹入裝置

3.2 不同取料加速時間的動態測試

保證設備參數功能不變的情況下（不設置吹入壓縮空氣裝置），對比200、500、1000ms加速時間的工況，實際統計的數據如表5、表6所示。

表5 500ms加速時間

表6 1000ms加速時間

通過實際統計數據發現，調整升降電機加速時間達到一定數值可以有效改善掉料及雙張的問題。

4 結論

針對項目實施過程中的定尺料拆垛系統，從現場測試看，增加壓縮空氣吹入裝置及調整取料加速時間可以有效的改善掉料和雙張的問題，除了以上關注點，原定尺料塔型規整且磁性分張器有效更是前提，這對員工標準上料提出了要求。