浅谈冲压自动化

冲压自动化简介

......................... ......................3

2

、

冲压自 动化结构

................................... ............4

2.1

冲压自动化机械构成

.......................................4

2.2

冲压自动化电气构成

..... ..................................5

2.2.1

电气硬件组成

................. .......................5

2.2.2

电气软件控制

............................ ............6

3

、

机械手关键技术

..................... ..........................8

3.1

控制器通讯网络

......................... ..................8

3.2

闭 环伺服控制

.................................. ...........10

4

、致谢

................................................. .........13

1

青岛职业技术学院毕业设计

绪

论

< /p>

冲压机械手是在自动化设备的基础上，根据冲压生产特点，专门为实现冲

< br>压自动化无人生产而研发的设备，能取代人工在各个冲压工位上进行物料搬运

和上 下料等工作。其对于冲压等重复性、危险性、节拍高的加工行业，在节约

人力劳动成本， 提高人工及设备安全性，保持产品产能、质量、工艺稳定性等

方面是现代化工业化“开拓 创新”的重要精神体现。

目前很多冲压机械手供应商都开发出 了同步运动控制功能，

应用较多的是西门子

的

< br>SIMOTION

运动控制系统和力士乐的

INDRAW ORKS

运动控制系统。前者在食品加工、

印刷、等领域有较多 应用，后者在汽车制造和轮胎方面有广泛应用。在冲压自动化行

业，能够提供同步控制解 决方案的有德国西门子、力士乐和日本的瑞恩。目前在国际

上能够使用同步控制集成技术 在告诉冲压生产线上的厂家有瑞士的古德、

日本的小松

等。

从电气控制上讲，古德和小松都是使用带有同步控制功能的工控机 作为控制核

心，使用力士乐的伺服驱动器作为驱动元件，使用力士乐的伺服电动机作为执 行元件

实现运动控制的。

而压机是如何作为主轴的呢？其信号来 源于安装在压机凸轮上的编

码器，在整个同步控制中这个编码器就作为主轴，其他从轴随 这个主轴按照编辑的同

步曲线运动。

2

青岛职业技术学院毕业设计

1

、冲压自动化简介

运动控制系统是以机械运动的驱动设备—电动机作为控制对象，以控制器为核

心 ，以电力电子、功率变换装置为执行机构，在自动控制理论指导下组成的电气传动

控制系 统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，对被控

机械实现精 确的位置、速度、加速度、转矩或力控制，以及这些被控量的综合控制。

运动控制作为自动化技术的一个重要分支，在

20

世 纪末进入快速发展阶段。在

现代工业自动化技术中，

运动控制技 术代表着最广泛的用途，

并承担着最复杂的任务。

虽然运动控制 作为一个独立产业的发展历史并不悠久，

但随着制造业对产品加工速度

< br>和精度要求的不断提高，运动控制产品的市场需求增长很快，运动控制技术也随之得

到了极为迅速的发展，产品种类和应用范围在不断扩大，尤其是电子信息等高科技技

术 的发展，为运动控制提供了更大的发展空间和更加广阔的市场。

冲压自动化系统是一套完整的闭环运动控制系统，

是由一套板料拆垛系统；一套

清洗涂油系统；一套板料对中系统；一套压机间快速送料传送系统（五个用于

< br>4

台压

机）和线尾皮带系统组成，从毛坯的上料到冲压件 下线全部自动完成。生产节拍

最高为

6

～

9

次

/min

，

整条冲压线约需

6

～

7

名操作工人。

采用国际先进的高速紧

凑型冲压线，能快速提高冲压机的生产效率。板料对中采用当今先进的光学摄

像系统进行定位。每个自动化单元配一个机械手臂，末端端拾器利用真空发生

器原理吸住 板料进行传送，省去了穿梭装置，缩短了输送距离，减少了压力机

的间距。

为适应柔性化的生产要求，压力机的所有控制功能做到集成化，从而实现< /p>

全套模具的菜单化管理，主要包括滑块行程调整、平衡器气压的调整、气垫行

程调整以及自动化控制系统等各个环节的参数设定。具有现场通信网络、现场

设备互联、互动操作性、分散功能模块、开放式功能的现场总线技术是压力机

控制技术的 发展方向，对实现自动化具有明显推动作用。压力机控制系统的集

成化可通过单一操作接 口实现所有压机和模具的各项控制功能，包括故障诊断、

模具菜单配置、可编程限位开关 和模具监控及调整等，并使设备的维修保养更

加方便，而且明显增加压力机的有效工作时 间。

冲压机械手伺服驱动系统最突出的特点就是：电动机直接 与齿轮相互连接，

由于电动机的转速可以任意调节，从而可以任意地调节曲柄机构的运动 速度，

任意加快或减慢传送速度。

3

青岛职业技术学院毕业设计

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、冲压自动化结构

2

.

1

冲压自动化机械构成< /p>

冲压自动化输送线机械机构主 要由线头上料小车，拆垛横梁、支架、拆垛机、磁

性分张器、清洗机、扫描仪、对中台、 五台机械手和线尾皮带机构成。

线头上料下车，可以实现裸料 及带料架板料的安放，

由激光束确定板料的左右位

置，不同的板 料，有不同的尺寸，所以需要在激光头滑动板上相应位置，刻上相应板

料的位置，以便在 以后的工作中好操作。由机械部件做前后的限位装置，它可以旋转

90

< br>度，然后用一塞棒固定好位置。同时，它可以沿其支架左右移动，动力靠手动

< /p>

摇

其上的转轮，机械限位及其支架亦可以实现上下运动。

磁性分离器安装在固定的钢结构支架上，

小车 四周没有任何可能同上料发生干涉

的装置。磁性分离器在换模时只需调整一次，即换模后 是自动调整。磁性分离器安装

支架，可上下动依靠电机带动丝杆转动，安装支架处有一螺 母。

检测拆垛机械手拿来的板料，若为双层板料，则电机反转 ，将板料退回到双料回

收箱，直至检测到单层板料，电机正转，送往前段传送带。传送带 两侧有安全保护栅

栏。由于板料小车处可以进入操作人员，故当使用一侧小车时，将升起 另一侧的安全

保护栅栏，避免拆垛手中飞出的板料伤人。

扫描仪将采集到的板料图像传送到计算机，

计算机将该图像同预先设 置的板料位

置数值进行比较。若发现数据不一致，则进入对中台后，进行旋转与侧移，以 达到准

确位置，从而避免进入模腔时出现错误。

对中台的作用就是通过旋转侧移，

完成实际板料与预设板料位置的完全对应。 对

中台共分三层：第一层可以实现两侧单独旋转；第二层可以实现两侧单独侧移；第三< /p>

层可以实现整体旋转。对中台有自己独自的轨道，其进出的准确控制，由一个激光测

距仪完成。

高速拆垛机械手主要作用为上料 用，

可以拾取两侧板料小车上的料板。单侧拾取

板料时，另一侧 的安全保护栅榄升起。由两个伺服电机驱动其完成

Y

轴，横向运 动；

Z

轴，竖直运动，拾取板料。

< /p>

Robofeeder1

主要功能为：

将 对中台上调整好位置的板料放入第一台压机模腔内。

其由四个伺服电机驱动：

轴传送运动；

U

轴手臂 直线运动；

B

轴手臂旋转运动；

A

轴端拾器杆旋转运动。

Robofee der2

的主要功能是把第一台压机模腔内已经压好的板料放入第二台压机

模腔内，其由四个伺服电机驱动：

Y

轴传送运动；< /p>

U

轴手臂直线运动；

B

< br>轴手臂旋转

运动；

A

轴端拾器杆 旋转运动。

Robofeeder3

、

Robofeeder4

的作用与

Robofeeder2

类似。

Robofeeder5

主要功能为 ：

将冲压好的零件放到传送带上，

其由四个伺服电机驱动：

Y

轴传送运动；

U

轴手臂直线运动；

B

轴手臂旋转运动；

A

轴端拾器杆旋转运动。

3

套

皮带机同物流方向垂直布置，速度可调。

Ro bofeeder5

将压好的零件放到中间皮带机

上，中间皮带 机可以正反转，从而将零件交替放到两侧的皮带机上。

4