自动化折弯机器人应用打造智能钣金工厂

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随着“复工潮”的到来，提前建设智能工厂并配备相应自动化设备的制造企业，能够在疫情防控的基础上率先恢复生产经营。 在抗击COVID-19疫情的过程中，更多的制造企业开始思考智能工厂和自动化的意义，以及它们如何帮助企业减少劳动力需求、增强抗风险能力。

钣金件广泛应用于航空、家电、电力、消防、仪器仪表等行业。 折弯是一种重要的板材成形方法，工艺的质量直接影响产品最终的成型质量和外观。 目前折弯主要采用人工辅助方式，劳动强度大，生产效率低。 为了解决上述问题，迫切需要提高过程的自动化、信息化、智能化水平。 折弯机器人替代人工已成为未来行业主要发展趋势。 使用折弯机器人可以节省人力，降低使用成本，保证折弯工件的一致性，同时有利于将企业形象和竞争力提升到更高的水平。

现有生产模式

在薄板折弯过程中，板材的装卸是传统的人工输送方式。 主要问题是：如果工件板是大尺寸工件，工件质量会很重。 此类产品的手工折弯操作难度大，体力劳动强度要求高，存在安全隐患。

工作流程说明

一个完整的机器人折弯工作站工作流程主要包括三个阶段：拾取、折弯、码垛。 首先放置待加工板材和成品放置台，启动系统； 其次，机器人从装载装置上抓取材料并将其放置在对中系统中； 然后机器人从对中系统中抓取板材并将其发送到折弯机，折弯机跟随折弯。 多道次折弯时，机器人旋转手臂，将另一个需要折叠的零件送至折弯机进行折弯，折弯机再次跟随折弯； 最后，机器人抓取弯曲的工件，将其送到成品放置台上，堆放整齐。

机器人系统组成及单元设计

结合数控折弯机周边现有空间，完成自动化折弯各功能区的布局； 主要由六轴机器人、末端拾取器（机器人爪）、送料装置、成品打码装置、折弯机（现有）、翻转架、板材定位对中装置（重力对中平台）、后部手指位移检测单元和电子控制系统。

机器人选型：对选定的产品对象进行分析，根据因素综合估算机械臂的活动范围与工作区域尺寸的匹配范围、夹具的自重、抓取钢板后的重心偏差等如最大工件板的厚度、尺寸、重量等。 在考虑机器人末端有效负载衰减等因素后，选择合适的六轴机器人。

端部拾取器的设计：根据尺寸和工艺要求（单面折弯、双面折弯或四面折弯）对工件进行分组，设计端部拾取器的结构。 末端拾取器主要由伺服驱动模块、气缸、真空装置组成。 吸盘分组控制，并配有止回阀，防止单个吸盘漏气影响其他吸盘的吸附。

对装卸垛机构的要求：卸垛机构要求实现料堆的粗定位、不同规格物料的装卸以及端部拾取器抓取物料时的有效分离。 当料堆上剩下最后一块片材时，必须能够检测到，通过料台上配备的光电传感器，无料时报警。

重力定心工作台及回转系统：重力定心工作台包括直角对中架、重力滑台和定位检测装置。 当物料到达重心机构时，有短暂的停顿。 材料利用重力滑道上工件的重量向下滑行至滑道直角对准架上。 然后通过定位检测传感器确认板材的位置，以便机器人准确抓取材料。 同时采用滚珠式结构，减少滑动过程中的摩擦，避免工件表面划伤。 翻转系统可实现码垛时物料的正反面。

折弯机改造：首先实现折弯机与机器人之间的通信改造； 二是折弯机逆止器改造。 逆止器上采用高精度位移传感器和通讯模块，保证折弯机下折弯时的精度。 实现自动化折弯过程中板材的全闭环自动对位。

吸盘的选择：由于弯曲过程中存在翻转、跟随等复杂运动，材料往往处于垂直状态或吸盘上方。 选择吸盘时应充分考虑侧向摩擦力、材料硬度等因素。 材料相对于吸盘的偏移和吸盘本身的变形被最小化。

安全防护装置：机器人工作范围内由安全护栏及相关设备形成一个封闭区域。 还配备了三色灯提醒系统作为安全系统的辅助工具； 整体控制可以在出现启停、故障、换料、上下料、安全报警等各种异常情况时及时停止机器人、折弯机等设备，并进行报警提示。

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