斯特曼汽車沖壓自動化高速生產線

文／梁靈鋒，任太勝，林朗·斯特曼機械自動化貿易(上海)有限公司

二十年前，每臺沖壓機邊上配有兩位操作員，雙人配合著操作沖壓機進行手動沖壓，大件的生產尤其辛苦，生產效率低下。持續發展到今天，我們已經有了機器人和機械手來承擔繁重且危險的工作，近十年來金屬沖壓已取得了巨大的發展，由早期的人工上、下料和手動生產，逐步發展為斷續自動生產，直至當前完全實現了同步連續15SPM(每分鐘節拍數)以上的高速全自動生產，機械手也不斷的更新迭代，智能化程度不斷提高。

斯特曼公司由Wilfried Strothmann 于1976 年在德國創立，主要業務包含沖壓自動化、生產物流以及工業自動化，1999 年歸入辛北爾康普Siempelkamp 公司，業務覆及全球。自創建以來，持續在輸送系統和材料處理設備中進行創新，多年來斯特曼在汽車行業沖壓車間有著豐富的經驗并成為壓機間傳輸系統、板料拆垛與傳輸和高動態的上料、下料機械手包括端拾器系統專業供應商。

斯特曼是有近50 年專業生產沖壓自動化設備經驗的制造企業，為世界各大汽車主機廠提供了上百條冷沖壓及熱成形自動化生產線，目前最新的高速單臂機械手(Feeder Plus 6 neo)及高速雙臂機械手(TTS)具有自有專利技術，達到世界領先水平。

沖壓工藝流程

工藝組成

沖壓自動化生產線主要包括上料小車、板料分張單元、拆垛機械手、上料皮帶機、清洗機、涂油機、過渡皮帶機、視覺對中裝置、壓機間傳輸機械手、線尾皮帶機、成品檢驗臺、端拾器及自動化更換系統、控制系統、安全防護等，板料由行車或叉車送到拆垛小車上。

運行流程

上料→磁性分張→拆垛→雙料檢測→板料傳輸→板料清洗→板料涂油→雙料檢測→板料視覺拍照→上料機械手對中及送料→沖壓→工序間機械手送料→沖壓→根據工序數量循環→沖壓→線尾下料機械手取料、放料→皮帶機輸送→人工質檢→人工裝箱(或自動機器人裝筐)。

機械手功能和介紹

拆垛機械手

相比于其他同類的兩軸拆垛機械手或拆垛機器人，斯特曼設計、使用了多軸拆垛機械手(圖1)，最大載重可達100kg，水平方向使用了Y1和Y2軸，同時使用同步皮帶連接一個倍速Y3，1 個Z 軸負責驅動垂直行程，使節拍可以輕松達到16SPM，多軸的聯動配合，在長行程高速運動中，在水平Y 軸方向極大地減少了機械手的磨損，大幅度地提高了拆垛機械手的使用壽命，數年內幾乎不需要更換備件，大幅降低了用戶的備件損耗以及維修停機時間。

圖1 多軸拆垛機械手

高速單臂機械手

FP Neo 單臂系列機械手為高速串聯沖壓線金屬成形應用的需求而特別設計，如圖2 所示。該系統基于自動化標準組件，在壓機間直線傳輸而不會改變工件姿勢，傳輸過程中完成板料位置調整和定位，無需任何過渡工位或穿梭機。

圖2 FP Neo 單臂系列機械手

產品性能及優勢：⑴最大載重可達100kg；⑵壓機間距只需5200mm，大大縮減了沖壓生產線的長度；⑶機械手具有極高的靈活性，標準配備有9 軸聯動，最大節拍可達16SPM；⑷上料無需增加額外的機器人來輔助對中，完全通過機械手自行完成對中并上料；⑸多軸的聯動以及垂直軸的大行程，使得前臺壓機與后臺壓機的模具高度差范圍更大；⑹線尾板料0°～90°的旋轉可通過下料機械手自身完成，不必使用機器人輔助，大幅減少用戶成本。

高速雙臂機械手(TTS)

高速雙臂機械手(TTS)是在我司原有雙臂機械手(HST)基礎上開發的新產品，可匹配高速伺服壓機和機械壓機，與國際同類產品相比，具有緊湊、高速、節能等特色，達到國際領先水平，將成為未來沖壓自動化設備趨勢產品，如圖3 所示。

圖3 高速雙臂機械手(TTS)

產品性能及優勢：⑴最大載重可達100kg；⑵壓機間距只需5200mm，大大縮減了沖壓生產線的長度；⑶機械手標準配備有6 個自由度，最大節拍可達18SPM；⑷機械手安裝于壓機立柱上，維護保養極其簡單，零部件可清晰目測檢查，如圖4 所示。

圖4 機械手安裝于壓機立柱上

仿真

StroCon PL 是一款可以幫助規劃、模擬和優化STROTHMANN 自動沖壓設備的軟件，如圖5 所示。

圖5 StroCon PL 軟件

用戶可以在虛擬空間中調整、檢查自動化設備(多軸機械手)所有軸的運動，然后在一個獨立的模擬程序中使整個運動流程可視化。StroCon PL 還可以檢查所需運動流程的動力系統和驅動參數，并顯示可優化潛力，將為機器控制系統自動生成多達84 個單獨軸的最終運動流程數據組，并通過獨立的文件供控制系統使用。

StroCon PL 程序可以優化軌跡曲線，以避免可能發生的碰撞，并提高設備產量。在StroCon PL 的幫助下，曲線參數可以在一定范圍內進行更改，程序提前計算運動曲線，然后在優化結束后直接輸入到機器的控制系統中。

在優化曲線參數的過程中，程序向用戶直接顯示其操作的影響：除了產生的運動曲線外，還有關于運動的信息，即傳輸或被輸送工件和沖壓模具之間的潛在碰撞，以及關于驅動器在傳輸中的負荷系數、可能的過載、最大行程率等方面的信息。

結束語

隨著工業4.0 時代的不斷拓進，探索最前沿工控技術，利用StroCon PL 模擬軟件和高性能機械手，對工藝進行深度的離線仿真和運行測試優化，不斷地推動工藝設計極限，在運動中創新，未來沖壓自動化將實現更加的簡易、緊湊、高效和穩定。