FMS柔性線(xiàn)改造

莊少權(quán)

一、公司簡(jiǎn)介

廣州廣日電氣設(shè)備有限公司成立于1998年10月，是廣州廣日股份的下屬核心企業(yè)，國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。公司現(xiàn)位于廣州市番禺區(qū)石樓鎮(zhèn)國(guó)貿(mào)大道南之五廣日工業(yè)園，占地面積7.3萬(wàn)平方米，建筑面積4.4萬(wàn)平方米，公司現(xiàn)有注冊(cè)資本32900萬(wàn)元，現(xiàn)有固定資產(chǎn)2.37億，資本總計(jì)資本13.11億。

二、FMS柔性線(xiàn)組成

FMS柔性線(xiàn)由四部分組成，分別是取板機(jī)器人、料庫(kù)上料機(jī)構(gòu)、料庫(kù)、送料機(jī)構(gòu);亞威數(shù)控沖床、下料裝置

三、FMS柔性線(xiàn)存在的問(wèn)題

FMS柔性線(xiàn)主要生產(chǎn)電梯零件—控制柜網(wǎng)罩、控制柜后板、開(kāi)門(mén)機(jī)導(dǎo)軌架、廳門(mén)、背板、墊板等，材料為貼膜不銹鐵、酸洗板、碳鋼等。

1、對(duì)于安川機(jī)器人，機(jī)械手有二十個(gè)吸盤(pán)，按四列，每列五個(gè)吸盤(pán)分布，每列之間的距離是230mm。現(xiàn)需要生產(chǎn)的廳門(mén)最小寬度分別有653mm、703mm，開(kāi)門(mén)機(jī)導(dǎo)軌架寬度為418mm。這類(lèi)板材在運(yùn)輸小車(chē)上固定放置后，機(jī)器人進(jìn)行抓板，這時(shí)機(jī)械手只有一列吸盤(pán)中的四個(gè)吸盤(pán)可以吸在板材上，其余十六個(gè)吸盤(pán)都處于漏氣狀態(tài)。系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，無(wú)法抓取板材。

2、對(duì)于料庫(kù)，主要問(wèn)題有無(wú)法感應(yīng)酸洗板和貼膜不銹鐵，以致數(shù)控沖床報(bào)警“料庫(kù)沒(méi)有材料”。

3、料庫(kù)吸盤(pán)共有20個(gè)，按4列，每列5個(gè)吸盤(pán)分布。料庫(kù)吸盤(pán)在抓取板材時(shí)，也出現(xiàn)只有4個(gè)吸盤(pán)吸在板材上，被抓取的板材不牢固。

4、對(duì)于料庫(kù)的料架，長(zhǎng)度和寬度為2560mmx1425mm，當(dāng)機(jī)器人將板料從運(yùn)輸小車(chē)送到料架時(shí)，窄板材占料架的面積大約只有三分之一左右，剩余三分之二空著，造成料架受力不均勻，在送料入料庫(kù)時(shí)，料架產(chǎn)生側(cè)翻。

5、板材從料庫(kù)取下后放在送料滾道上，由滾道送到推桿部分，推桿推動(dòng)板材再次定位，滾道吸盤(pán)抓取板材送入數(shù)控沖床進(jìn)行加工。推桿動(dòng)作由氣缸實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前可定位的最窄板的寬度為1250mm，而需要加工的板材寬度最小是418mm，無(wú)法自動(dòng)送上數(shù)控沖床。

就以上問(wèn)題，咨詢(xún)?cè)O(shè)備供應(yīng)商，要求其進(jìn)行改造。亞威公司對(duì)料庫(kù)、推送機(jī)構(gòu)改造報(bào)價(jià)費(fèi)用13800元，松興公司對(duì)機(jī)器人改造報(bào)價(jià)費(fèi)用20000元。總共費(fèi)用33800元，由于改造成本過(guò)高，決定自己改造。

四、FMS柔性線(xiàn)改造

1、取板機(jī)器人氣路改造

機(jī)械手控制氣路是一路主進(jìn)氣管，分二十路分氣管，吸盤(pán)動(dòng)作由一個(gè)電磁閥控制，因此二十個(gè)吸盤(pán)是同時(shí)動(dòng)作。當(dāng)板材寬度較窄時(shí)，大部分吸盤(pán)處于漏氣狀態(tài)，系統(tǒng)報(bào)警“系統(tǒng)氣壓過(guò)低”。

在不增加電磁閥和修改PLC的情況下，將主進(jìn)氣管分四路，每一路分別控制一列吸盤(pán)，在分路上增加氣閥開(kāi)關(guān)。當(dāng)抓取大板時(shí)，所有氣閥開(kāi)關(guān)都打開(kāi);當(dāng)抓取窄板時(shí)，選擇關(guān)閉一到兩個(gè)氣閥開(kāi)關(guān)，從而避免漏氣情況發(fā)生。

機(jī)器人吸盤(pán)間距是230mmX420mm，抓取寬度為418mm的窄板，只有一列四個(gè)吸盤(pán)吸板，機(jī)器人后續(xù)動(dòng)作還有測(cè)量板厚，移動(dòng)至對(duì)中臺(tái)，對(duì)中臺(tái)到料架。動(dòng)作幅度較大，除平移外，還有旋轉(zhuǎn)。單靠一列四個(gè)吸盤(pán)動(dòng)作，容易動(dòng)作中途掉板或飛板，因此改變吸盤(pán)間距為130mmX420mm，在抓取418mm之類(lèi)的窄板，用兩列八個(gè)吸盤(pán)，整個(gè)動(dòng)作過(guò)程平穩(wěn)、安全。

2、料庫(kù)改造

①感應(yīng)器改造

當(dāng)前感應(yīng)器與板材之間的距離為200mm，無(wú)法感應(yīng)酸洗板和貼膜不銹鐵。購(gòu)買(mǎi)長(zhǎng)距離漫反射感應(yīng)器，感應(yīng)距離為440mm，可以檢測(cè)酸洗板和貼膜不銹鐵。

②料架受力不均勻，產(chǎn)生側(cè)翻

料架的外形尺寸為2560mmX1425mm，當(dāng)寬度是418mmX1660mm窄板，只占料架面積的20%，料架受力不均勻，出現(xiàn)側(cè)翻。

現(xiàn)料庫(kù)共有八層，規(guī)定最下面兩層專(zhuān)門(mén)用于放置窄板，在對(duì)應(yīng)的料架外邊緣焊接對(duì)重塊，以平衡受力不均的現(xiàn)象。

③料庫(kù)吸盤(pán)吸板不穩(wěn)

料庫(kù)吸盤(pán)分布尺寸為300mmX470mm，抓取窄板時(shí)，只有一列四個(gè)吸盤(pán)吸取板材，且吸盤(pán)不一定在板材中間位置，使板材在抬起時(shí)傾斜后續(xù)的檢測(cè)板厚無(wú)法通過(guò)。

改變吸盤(pán)位置，將第一、第二排吸盤(pán)位置改為150mmX470mm，抓取窄板時(shí)，兩列八個(gè)吸盤(pán)同時(shí)吸取板材，使板材平穩(wěn)抬起，并順利通過(guò)板厚測(cè)試。

④吸盤(pán)動(dòng)作感應(yīng)器調(diào)整

當(dāng)前感應(yīng)器安裝位置處于料庫(kù)中間附近，只適用于大板。對(duì)于窄板，感應(yīng)銷(xiāo)無(wú)法動(dòng)作，改變感應(yīng)器位置，使之處于窄板范圍以?xún)?nèi)，滿(mǎn)足吸取窄板的要求。

3、送料機(jī)構(gòu)改造

①氣缸改造

當(dāng)前氣缸活塞行程500mm，推送的最小板寬為1250mm，無(wú)法實(shí)現(xiàn)寬度418mm之類(lèi)的窄板推送。更換活塞行程1200mm氣缸。

床身開(kāi)孔，新氣缸缸體露出1100mm。氣缸一端固定，呈懸臂狀。當(dāng)推桿推板時(shí)，活塞向外動(dòng)作，氣缸有向上抬起的現(xiàn)象。由此推斷氣缸在水平方向上不平行，用水平尺檢測(cè)也證明活塞端高。同時(shí)，氣缸缸體有轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象，推測(cè)缸體中心與滾道中心不平行。

調(diào)整氣缸水平，測(cè)試活塞動(dòng)作，出現(xiàn)抖動(dòng)和停頓現(xiàn)象，動(dòng)作過(guò)程不暢順。調(diào)整缸體節(jié)流閥，動(dòng)作過(guò)程依然如故。增加進(jìn)氣壓力由0.4MPa，調(diào)整至0.6MPa，情況依舊。懷疑水平調(diào)整方向錯(cuò)誤，拆除固定端墊片，在活塞端增加2.0mm、5.0mm、7mm墊片，測(cè)試活塞動(dòng)作，情況還是一樣。綜合對(duì)比，活塞端增加2.0mm墊片，在0.6MPa壓力下，比其它情況好，但仍存在動(dòng)作不順暢的問(wèn)題。

增加氣缸中心固定塊，使氣缸中心與滾道中心保持一致。活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸缸體轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象基本消失，但活塞運(yùn)動(dòng)情況仍一樣。

氣缸動(dòng)作原理如下：

當(dāng)電磁閥12得電吸合，氣路1、2和 4、5接通，活塞向前推動(dòng)，氣路1、2 進(jìn)氣推動(dòng)活塞向前運(yùn)動(dòng)，氣路4、5出氣，處于放氣狀態(tài)。當(dāng)氣壓不斷增大，活塞受到的氣壓也不斷增大，向前運(yùn)動(dòng)速度增加，放氣量也同時(shí)增加。但放氣管路的直徑固定不變，當(dāng)放氣量增加到一定程度后，不能繼續(xù)增加放氣量，于是活塞受到反向作用力，處于停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)氣路4、5內(nèi)的壓縮空氣突然釋放出來(lái)時(shí)，活塞受到向前氣壓，繼續(xù)快速向前運(yùn)動(dòng)。隨著活塞的快速向前運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的空間迅速減小，內(nèi)部積聚的壓縮空氣又開(kāi)始增加，再次阻礙活塞向前運(yùn)動(dòng)。如此反復(fù)，外在表現(xiàn)為活塞動(dòng)作的抖動(dòng)和停頓現(xiàn)象，同時(shí)可以聽(tīng)到劇烈的放氣聲音。

當(dāng)電磁閥14得電，氣路1、4和2、3接通，活塞反向運(yùn)動(dòng)，端口3是封閉狀態(tài)，氣壓處于保持狀態(tài)，因此活塞反向運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。

仔細(xì)觀察活塞在0.6MPa壓力下的動(dòng)作，當(dāng)氣壓逐漸增加，達(dá)到0.6MPa，活塞停止前進(jìn)，氣壓開(kāi)始下降。壓力下降到一定值時(shí)，壓力又開(kāi)始上升，活塞向前運(yùn)動(dòng)。當(dāng)再次達(dá)到0.6MPa，活塞又停止前進(jìn)，氣壓再次下降，如此往復(fù)。當(dāng)氣壓第三次到達(dá)0.6MPa時(shí)，活塞停止前進(jìn)。由此可見(jiàn)，活塞向前運(yùn)動(dòng)的抖動(dòng)和停頓現(xiàn)象是氣壓到達(dá)0.6MPa后，停止運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。氣壓過(guò)高時(shí)造成此現(xiàn)象的原因。將進(jìn)氣壓力調(diào)小至0.4MPa左右，再次測(cè)試活塞運(yùn)動(dòng)，活塞前進(jìn)后退平穩(wěn)、正常。

氣缸調(diào)整過(guò)程最容易使人迷惑之處就是：活塞運(yùn)動(dòng)不暢，認(rèn)為是氣缸水平不好和氣壓不足造成的，于是調(diào)整氣缸水平和不斷增加氣壓，氣壓的增加反而使活塞動(dòng)作更加不暢。

②板材感應(yīng)器調(diào)整

板材感應(yīng)器安裝在滾道終端，當(dāng)板材送到位后，系統(tǒng)接收輸入信號(hào)，推桿推動(dòng)板材到達(dá)吸盤(pán)位置，推桿回退，滾道吸盤(pán)抓取板材送上數(shù)控沖床。當(dāng)滾道吸盤(pán)抓取板材后，板材感應(yīng)器斷開(kāi)，滾道另一端的板材開(kāi)始傳送過(guò)來(lái)，直至到達(dá)滾道終端，等待下次加工。

當(dāng)加工的板材寬度較窄如寬度418mm，板材在滾道終端無(wú)法觸發(fā)感應(yīng)器，系統(tǒng)認(rèn)為板材沒(méi)到位，滾道一直在轉(zhuǎn)動(dòng)。滾道長(zhǎng)度為1540mm，寬度418mm的板只有其長(zhǎng)度三分之一，調(diào)整感應(yīng)器位置，使之位于寬度418mm板下方。測(cè)試活塞動(dòng)作情況，當(dāng)感應(yīng)器斷開(kāi)時(shí)，活塞停止運(yùn)動(dòng)并回退，此時(shí)板材還未推到位。

調(diào)整感應(yīng)器位置，并加裝另一同型號(hào)感應(yīng)器2，兩個(gè)感應(yīng)器并聯(lián)。單獨(dú)測(cè)試活塞動(dòng)作，推板到位正常。但在自動(dòng)加工情況下，板材推到位，活塞回退時(shí)，滾道輸送過(guò)來(lái)的板材撞上推桿。

重新調(diào)整感應(yīng)器位置，將其安裝于推桿下方，跟隨推桿一起動(dòng)作，此時(shí)感應(yīng)器動(dòng)作，有板信號(hào)為1，即使活塞回退，感應(yīng)器斷開(kāi)，但感應(yīng)器2已動(dòng)作，有板信號(hào)仍為1. 從而保持有板輸入信號(hào)恒為1。感應(yīng)器2位置不變。

4、自動(dòng)加工試運(yùn)行

以上改造全部完成后，開(kāi)始測(cè)試FMS自動(dòng)加工，板材從運(yùn)輸小車(chē)由機(jī)器人抓板，送至料架，進(jìn)入料庫(kù)，送出料庫(kù)，滾道輸送，送上數(shù)控沖床加工，過(guò)程平穩(wěn)、順利，改造工作完成。

五、結(jié)束語(yǔ)

本次FMS柔性線(xiàn)技術(shù)改造是在降低生產(chǎn)成本，提高自身技術(shù)能力的背景下進(jìn)行的。本次改造費(fèi)用如下;

改造過(guò)程歷時(shí)一個(gè)月，提前完成改造，為公司節(jié)省時(shí)間成本，使設(shè)備更快投入生產(chǎn)，舒緩生產(chǎn)壓力。

改造過(guò)程涉及機(jī)械、電氣和氣壓方面技術(shù)，針對(duì)不同問(wèn)題，仔細(xì)研究原因，采取相應(yīng)方法加以解決。

廣日電氣設(shè)備有限公司