真空机械手

　　冲压生产线不但有很高的运动速度，还要求有很高的板材运送定位精度。用于冲压生产线上自动化上下料真空吸盘式机械手按照板材的规格，准确地将板材输送到位。

　　在汽车钣金件的生产过程中，对冲压技术和冲压模具提出了一系列的要求。在高速冲压机床和多功能冲压模具中，仅仅是“高速”和“多功能”还不能满足生产的要求，只有实现连续地向冲压机床和冲压模具输送板材，并且冲压后的钣金工件能在极短的时间内从冲压模具中取出并输送到下一个冲压工位时，才能保证实现理论计算的经济效益。正确的冲压工艺应该是：对整个钣金件的冲压工艺过程进行仔细的分析与研究，保证从板材上料时开始到钣金件完成加工的整个过程，有着预想的最短生产节拍。

　　从原则上讲，冲压机床的工作节拍决定了冲压生产线的生产节拍。冲压生产线的上下料机构和工件传送机构的工作时间，应与冲压机床的冲压时间相吻合。为了尽可能的减少或者消除冲压机床和模具的辅助时间，板材的上下料装置和工件的运送机构必须能尽快地完陈个上下料和工件输送任务，以减少冲压生产线的停机时间。

板材的准确定位

　　在钣金件的冲压生产加工中，需要注意的一个重要问题是冲压生产过程的可靠性。可靠性一方面指的是无故障的板材上下料，另一方面指的是工艺技术的可行性。要做到这些必须考虑到整个冲压生产线中所有设备部件和生产部件的性能。由于冲压机和模具通常不会成为问题的焦点，因此动态的、可靠的零部件定位就具有非常重要的意义了（图1）。

图1 在将板材送入冲压模具的运动中,除了很高的加速度以外还要求有很高的板材运送定位精度。

　　Lāpple集团公司的子公司Heibronner公司，多年来一直是汽车工业的合作伙伴，是冲压技术、模具技术和金属成形加工技术的专家。在Lāpple集团中，有175台冲压生产设备，其中75%的是公司自己研制生产的。通过这些自主研发的冲压生产设备，可以按照用户提出的特定生产要求进行冲压试验，完成用户要求的钣金件的试制。这种冲压试验也适用于模具和钣金件的传送装置，因为对于许多生产汽车零部件的用户来讲，钣金件的质量要求是非常高的。其他的要求还包括小批量生产时具有极高的灵活性。对于需要经常更换产品的冲压生产线，不仅仅要经常更换冲压模具、更换冲压生产线的NC数控程序，机器人和钣金件传送机构的机械手也需要经常更换或者重新配置。

　　由于冲压设备的产品换型往往需要占用较长的停机时间，因此Lāpple公司采用的是彻底更换机器人的整个机械手，从而可以更换的是使冲压生产线完成产品换型。Lāpple公司所使用的机器人为六坐标机器人，配备了真空吸盘机械手。这些机械手也是按照用户的要求按照工建要求专门设计的。机械手是由J.Schmalz 公司生产的。

专门配置机械手

　　机械手由轻结构钢管构件、真空吸盘、真空器、电磁控制阀、真空开关等零部件组成。由于严格按照工件和用户的要求设计机械手，所以在设计时采用了标准化的机械人连接接口，而且机械手的专用真空吸盘可以适合各种不同工件。企业在实践中积累了丰富的机械手设计经验，所设计的机械手完全的能与板材吻合，并能毫无问题的与机器人连接，具有很高的刚性和板材输送精度。由于机械手的手臂采用的是钢管结构件，因此运动控制离合器、连接件和横拉杆等部件的重量都减轻了不少，这也进一步地提高了机械手的运动性能，坚守了板材工件运送加速和减速运动过程中的弹性抖动。

　　在Heibronner市生产厂的5号冲压生产线中，采用的是3班工作制，每周工作7天。冲压生产线中输送板材的机器人配备的就是真空机械手，并且可以按照最大8m/s的速度运动。为了对机械手的运动过程和动态性能进行优化，在机器人的外部，对机械手的运动时间控制程序进行了编制，优化，最后才将最终优化好的程序传送到冲压生产线中的各个机器人的控制系统中。

　　自动化的冲压设备、自动化的模具更换、自动化的机械手更换和自动化的控制程序交换系统，允许冲压生产线能够进行自动化的更换冲压产品，即自动化的完成冲压设备的调整，从而比其他冲压生产线有着更短的产品换型辅助时间。冲压生产线可以每天进行两次设备调整，冲压两种不同的钣金件。机器人可以在机械手库中自动取出产品换型所需的机械手（图2）。机器人的可更换真空吸盘式机械手提高了冲压生产线工作的可靠性，并且进一步保证了机械手可由数量少，工作可靠的标准零部件制成，例如使用了Ejector真空组件，由5个Schmalz公司生产的集成式SMP Mega 泵组成的真空吸盘组件（图3），在该组件中还集成了电磁控制阀和数字真空开关。

　　视板材运送情况，机械手可以配备专用的真空吸嘴。例如Schmalz公司的SAF型（盘式吸嘴）、SAB型（波管式吸嘴）、SAOB型（椭圆型波管吸嘴）、SAOF型（椭圆型盘式吸嘴）和SAOG型（钟型吸嘴，橡胶材料为HS45）真空吸盘（图4）。这样一来，一组真空吸盘可以由不同种类的吸嘴组成，使整个真空机械手有着很好的横向力承受能力。吸嘴有着不同的吸取性能，在吸取有油的板材时有着很好的自我防护性能。

图3 系列的模块式集成吸嘴直接安装在机器人中

图4 冲压生产线中运送轿车侧板箱的机器人，它所使用的吸嘴是椭圆型的波管式吸嘴，可以与被冲压板材的表面形状很好的匹配

图5  冲压板材运送中使用的内部带有弹簧杆的盘式机械手和具有重复工件检验功能的真空吸盘式机械手

集成式的吸嘴

　　采用Schmalz集成式吸嘴后，真空机械手吸取板材时间明显缩短，板材运送过程更可靠。这种模块式的机械手制造工艺的优点是，可以使用不同的真空吸嘴或者真空吸嘴或者真空吸盘。这种真空吸盘式的机械手可以保证安全可靠的板材定位。机械手采用的节能型压缩机可以节省压缩空气的消耗量，从而节省生产费用。

　　最后要说的是，在板材冲压生产线的第一个冲压工位上所使用的Schmalz真空机械手，使一套由5个SMP集成式吸嘴，SAF盘式吸嘴，FSTI弹簧杆和真空吸盘构成的，它可以检查板材是否重叠，并将重叠板材分开（图5）。所有的吸嘴都安装在弹簧杆上，从而可以有效地补偿平衡板材的变形。即使在板材没有水平放置的情况下，也可以保证真空吸盘可靠的吸取工件 。

　　这种板材上料装置和万能型真空吸盘式机械手适用于各种不同板材上料。由不同种类的吸嘴组成的机械手保证了可以按照板材的大小和形状准确的输送到位。