傳統(tǒng)電梯轎壁（不銹鋼材質(zhì)）的加工工序是：剪板機(jī)下料→數(shù)控沖床沖孔→折彎機(jī)折彎→粘貼上下封頭和加強(qiáng)筋→焊接加固。存在的主要問題點(diǎn)有如下三個(gè)方面：一是人力成本投入大，一條生產(chǎn)線至少需要8名工作人員；二是對(duì)人員依賴性較強(qiáng)，質(zhì)量不穩(wěn)定；三是效率不高。
為解決上述問題，一些資金較雄厚的廠家開始投入類似薩瓦尼尼的柔性生產(chǎn)線，投資動(dòng)輒上千萬元，成本回收周期長，并且原本投入的剪沖折設(shè)備不可用。本文通過應(yīng)用實(shí)例提供一套將傳統(tǒng)沖折設(shè)備改良為柔性生產(chǎn)線的方案。
該生產(chǎn)線由1套自動(dòng)料庫，4臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，1臺(tái)數(shù)控沖床，1臺(tái)數(shù)控折彎機(jī)，1套自動(dòng)清洗涂膠和壓緊裝置，1臺(tái)自動(dòng)鉚接機(jī)，1套輥筒式動(dòng)力輸送線及1套西門子總線控制系統(tǒng)構(gòu)成。工藝流程為：自動(dòng)料庫→自動(dòng)上料沖孔→自動(dòng)折彎→自動(dòng)清潔涂膠→自動(dòng)上加強(qiáng)筋，裝上、下封頭→自動(dòng)粘壓→自動(dòng)鉚接。生產(chǎn)線平面布置圖如圖1所示。
圖1 轎壁自動(dòng)線平面布置圖
原材料經(jīng)人工檢驗(yàn)合格后，拆除包裝，通過叉車轉(zhuǎn)運(yùn)到左右料庫進(jìn)料口移載小車上，取條形碼掃描儀對(duì)條形碼進(jìn)行掃描后將條形碼放置于移載小車條形碼放置盒中，總控系統(tǒng)接收到已完成條形碼掃描信息后將指令發(fā)送到移載小車，移載小車接收到總控系統(tǒng)指令后自動(dòng)滑行到對(duì)應(yīng)料位中。
開始作業(yè)時(shí)，由總控系統(tǒng)發(fā)出指令給龍門機(jī)械手，龍門機(jī)械手根據(jù)總控指令自動(dòng)移載到對(duì)應(yīng)的小車吸取板材放置于輸送線上，輸送線將板材輸送到位后，檢測(cè)機(jī)構(gòu)自動(dòng)對(duì)板材厚度、規(guī)格、尺寸進(jìn)行檢測(cè)并依據(jù)總控系統(tǒng)信息判定是否是所需要的材料尺寸，判定合格后將信號(hào)反饋到?jīng)_孔裝置，如檢測(cè)異常則通過報(bào)警系統(tǒng)反饋現(xiàn)場(chǎng)處理。
通過上道工序反饋信號(hào)，沖孔機(jī)器人自動(dòng)移動(dòng)到輸送線上將檢測(cè)合格的板材精確抓取起來，然后放置到數(shù)控沖床上，并反饋信號(hào)給數(shù)控沖床進(jìn)行加工。數(shù)控沖床收到機(jī)器人的信號(hào)后，自動(dòng)調(diào)出相對(duì)應(yīng)程序，通過伺服移行移動(dòng)板料進(jìn)行加工。加工完成后的板材，輸送到?jīng)_床另一側(cè)等待下料輸送，并發(fā)出信息給折彎機(jī)器人來取料。圖2所示為自動(dòng)上料沖孔系統(tǒng)。
圖2 自動(dòng)上料沖孔系統(tǒng)
數(shù)控沖床加工完成將信號(hào)傳送給折彎機(jī)器人，折彎機(jī)器人收到信號(hào)后，到數(shù)控沖床上取料，然后移動(dòng)到折彎機(jī)進(jìn)料位置；折彎機(jī)器人收到折彎機(jī)的允許工作信號(hào)后，將板材送進(jìn)折彎機(jī)，并發(fā)送信號(hào)給折彎機(jī)，開始折彎動(dòng)作。折彎機(jī)器人配合折彎機(jī)一道折彎、二道折彎之后，機(jī)器人旋轉(zhuǎn)180°，繼續(xù)配合折彎機(jī)進(jìn)行三道折彎、四道折彎。
板材完成折彎成形后，機(jī)器人發(fā)送給折彎機(jī)控制系統(tǒng)已折彎完成的信號(hào)，折彎機(jī)器人抓取折彎成形后的板材（轎壁板）從折彎工位移動(dòng)到自動(dòng)翻轉(zhuǎn)裝置上（自動(dòng)翻面機(jī)），并發(fā)送給折彎機(jī)器人可以下料信號(hào)。折彎機(jī)器人收到該信號(hào)后，將折彎成形后的轎壁板放到自動(dòng)翻轉(zhuǎn)裝置上。機(jī)器人離開過程中，反饋信號(hào)給自動(dòng)翻轉(zhuǎn)裝置，自動(dòng)翻轉(zhuǎn)裝置將轎壁板翻轉(zhuǎn)到輸送線上。圖3所示為自動(dòng)折彎系統(tǒng)。
圖3 自動(dòng)折彎系統(tǒng)
折彎成形后轎壁板通過輸送線輸送到自動(dòng)清潔機(jī)工位，伺服居中裝置自動(dòng)居中定位轎壁板、自動(dòng)擋料裝置啟動(dòng)，伺服帶動(dòng)一套清潔裝置和一套擦干裝置，來回一次移動(dòng)清潔轎壁板需要粘貼加強(qiáng)筋與上下封頭表面的位置。完成清潔后，自動(dòng)擋料裝置復(fù)位，轎壁板沿輸送線方向向前輸送，進(jìn)入下道工序。
清潔后的轎壁板輸送到自動(dòng)涂膠工位后，自動(dòng)擋料裝置升起定位，兩套氣動(dòng)橫向涂膠裝置分別完成上封頭、下封頭涂膠作業(yè)，與三套氣動(dòng)縱向滑動(dòng)涂膠完成加強(qiáng)筋涂膠作業(yè)，自動(dòng)定位裝置復(fù)位，沿輸送線方向向前輸送，進(jìn)入下道工序。
涂膠后的轎壁板通過輸送線輸送到自動(dòng)上加強(qiáng)筋工位，感應(yīng)裝置感應(yīng)到板材后，將信息反饋給機(jī)器人。機(jī)器人自動(dòng)移動(dòng)，從料庫小車上抓取加強(qiáng)筋，完成后移載到輸送線上方，并自動(dòng)調(diào)整好方向，自動(dòng)定位裝置鎖緊板材并將信號(hào)傳送給機(jī)器人，機(jī)器人接到信號(hào)后將加強(qiáng)筋裝在轎壁板上。完成后自動(dòng)定位裝置自動(dòng)復(fù)位，并將信號(hào)傳送至輸送線，輸送線收到信號(hào)后，轎壁板沿輸送線方向向前輸送，進(jìn)入下道工序。圖4所示為自動(dòng)上加強(qiáng)筋系統(tǒng)。
圖4 自動(dòng)上加強(qiáng)筋系統(tǒng)
上完加強(qiáng)筋的轎壁板通過輸送線輸送到自動(dòng)裝上、下封頭工位。感應(yīng)裝置感應(yīng)到板材后，自動(dòng)定位裝置鎖緊板材并將信號(hào)傳送給機(jī)器人，機(jī)器人接收到信號(hào)后自動(dòng)移動(dòng)，從料庫小車上吸上封頭，并調(diào)整好方向，將上封頭裝在轎壁板上。完成上封頭粘貼后，機(jī)器人返回，從下封頭小車上吸取下封頭，并調(diào)整好方向，同樣將下封頭裝在轎壁板上。完成
已裝完加強(qiáng)筋與封頭的轎壁板通過輸送線輸送到自動(dòng)粘壓工位，感應(yīng)器檢測(cè)工件到位，擋料裝置自動(dòng)定位好工件。5組壓緊裝置將轎壁板上已裝好的加強(qiáng)筋與上、下封頭，向下貼緊粘壓，粘壓時(shí)間到達(dá)，各裝置復(fù)位，轎壁板自動(dòng)輸送至下一工序。
轎壁板沿上一工序輸送至此工位，檢測(cè)工件到位后，擋料裝置定位好工件。上、下封頭處自動(dòng)鉚接機(jī)分別對(duì)上、下封頭進(jìn)行鉚接，完成上、下封頭鉚接后再分別進(jìn)行上、下封頭與加強(qiáng)筋連接處鉚接，鉚接完成后各裝置自動(dòng)復(fù)位，轎壁板整體完成加工并下線。
生產(chǎn)線控制系統(tǒng)采用西門子S7-300系列PLC作為主控制器，CPU型號(hào)為315-2DP。通過CPU自帶的DP口組建DP網(wǎng)絡(luò)；通過擴(kuò)展一個(gè)CP343模塊組建以太網(wǎng)，以太網(wǎng)絡(luò)用于生產(chǎn)線的操作、監(jiān)控與管理。
通過將傳統(tǒng)沖折設(shè)備改良為柔性生產(chǎn)線后，實(shí)現(xiàn)了流水線全自動(dòng)生產(chǎn)（生產(chǎn)線維護(hù)和輔助人員共2人）。解決了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作工人熟練度
——節(jié)選自《鈑金與制作》 2018年第4期