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      工業機器人及真空吸盤在模壓刨花板自動修邊的應用

      放大字體  縮小字體 發布日期:2020-02-29 12:05:32    瀏覽次數:13    評論:0
      導讀

      隨著社會發展和科技的進步,工業機器人在社會的許多行業得到廣泛應用,為企業自動化生產發揮重要作用。但經過調查發現,工業機器人在模壓刨花板修邊工序的應用幾乎空白,主要原因是模壓板是由模具高溫高壓一次成型制造而成,產品會隨著溫度、濕度的變化產生形變。本文就工業機器人在模壓刨花板自動修邊中容易出現的問

      模壓刨花板,是由橡膠木“枝丫材”資源、通過多道工序加工成的合格刨花,加上改性脲醛樹脂膠黏劑和三聚氰胺浸漬紙,在成型的固定模具中,經過高溫高壓下一次性壓制成型(如圖1 所示),其產品屬木質刨花板中的一個分支,產品的各項物理力學性能都高于普通刨花板,使用范圍較廣,可用于建筑、家庭、學校用具、物流運輸等領域。根據刨花板生產工藝和特點,生產產品的模具由成上模具和下模具組合而成,在生產時上模具在液壓缸的壓力下緩緩下壓,下壓到下模具厚度規時停止運動,兩模具的接合處就會形成一條接縫,使多余的三聚氰胺浸漬紙從這條接縫伸出,我們稱為刨花板的邊。在后續工序中要對這個邊進行打磨去除,使產品整齊美觀,不易割傷。

      1 模壓刨花板自動化修邊蘊含的價值

      1.1 提高工作效率,降低工人工作強度

      圖1 模壓刨花板生產示意圖

      在模壓刨花板行業中,由于模壓產品無規則變形特性,導致產品很難進行定位跟蹤,無法進行產品固定式的機械化加工。長期以來,一直采用人工操作修邊的生產方式。工人每天幾千次的機械式工作,使用了大量的勞動時間和精力,而且人工修邊存在諸多不足,無法保證產品的修邊質量。利用工業機器人可高速運行的特性進行修邊自動化改造,可保證修邊線速度達400mm/s 的線速度以上,以前由兩人一組才能完成的修邊工序,使用機器人后一個人就可以輕松操作,且多種規格產品可以一鍵切換,在同等條件下大大降低工人的工作強度,提高了產品修邊的工作效率。

      1.2 提高修邊精度,保障產品質量

      在傳統模壓板修邊過程中,修邊工序是由人手持打磨設備進行打磨,打磨時的力度大小和打磨速度都會影響產品修邊的質量,且人工打磨精度和平整度無法保障,經常有產品被打傷打壞的情況出現,給企業造成了經濟損失。利用工業機器人進行自動化改造,結合現代化多種定位方式,能精準地控制產品修邊量,穩定產品的修邊質量,提高企業的經濟效益。

      1.3 增強生產過程的安全性

      在傳統模壓板修邊過程中,由人工一只手拿打磨機,另一只控制產品的旋轉。打磨機在工作時打磨片是高速旋轉的,打磨片受力過大時容易破損飛出。操作人員每天幾千次重復的操作,工作壓力較大難免會發生錯誤,造成安全事故的發生。且刨花板在修邊時會產生大量的粉塵,對操作人員的身體健康造成不良影響,使用機器人進行自動化改造,設備可配備除塵系統,除塵效率可達98%以上,人工只負責整棟產品上下料,減少了粉塵的接觸時間和機器傷害,改善了工作環境,減少了環境污染,實現了清潔生產的目標。

      2 工業機器人在模壓刨花板自動修邊的應用

      2.1 工業機器人簡介

      工業機器人是面向各個領域的多自由度的機器設備,它能夠自動完成各項工作,是靠自身動力和基數能力完成各種功能的一種機械設備。在各行業生產加工過程中,配合當代自動化生產的需要,把處高溫鑄件和重型物體等作業的工人從險、臟、重的作業中解放出來。例如,在沖壓、鑄造、焊接、涂裝、搬運等工作中,完成對人體有害物品的運輸或生產操控作業。如今,工業機器人已經發展到了第三代,智能化水平已經得到了較大的提升,可依靠自身的視覺信息、觸覺信息采集各項數據,精準地完成各項任務。在未來社會發展中,機器人的應用和發展是一個必然的趨勢。

      2.2 工業機器人持修邊機直接修邊工作方式

      采用六自由度關節機器人加裝修邊機,模擬人工修邊方式進行修邊。首先準備一塊標準的模壓產品,采用真空吸盤固定在指定位置,按照產品尺寸和修邊量記錄好機器人運動軌跡,設置好機械手運行的各項參數,調好機械手運行的線速度。然后,進行產品修邊測試,測試產品規格為1200×420×18,測試數量為20 張,測試速度為全速的30%。從測試的結果得出,在20 張產品修邊中僅有10 張產品為合格,其他產品有的修不到有的修的過度,其主要原因是產品變形和密封變化所致。機器人執行命令時軌跡是重復不變的,當板面變化比較少時修邊量正常,修出的板面邊部均勻平整;當板面變形較大時,向下彎的地方修邊刀修不到,向上翹的地方修邊刀則直接修平,造成過度修邊影響產品等級,因此該修邊方式不適用模壓板修邊工作。

      2.3 工業機器人持修邊機加激光跟蹤工作方式

      從上述工作方式中得出,模壓刨花板和其他標準材料不一樣,標準材料變形量很小,配合高重復精度機器人,可以保證產品合格率98%以上;但模壓產品的變形量大且是無規則,固定式軌跡無法進行產品精準修邊。所以在上述工作方式的基礎上加上激光跟蹤傳感器,利用激光跟蹤傳感器的視覺信息識別,實現設備實時在線跟蹤,配合強大的操作軟件,自動進行運行軌跡調整,解決產品變形修邊定位難的問題。但在經過同樣的測試方式后,產品修邊合格率也僅達到60%多,從修邊的產品結果分析得出,由于模壓產品修邊時修邊速度比較快,修邊時產生的粉塵、紙碎等,干擾激光跟蹤識別能力,往往低地方沒修到,高的地方有修的過度了。且修出的板邊部不平整,波浪感明顯。所以,該修邊方式也不能滿足需求。

      2.4 工業機器人手持修邊機加機械跟蹤工作方式

      從上述的兩種修邊方案結果得出,機器人直接式軌跡修邊或激光跟蹤式軌跡修邊都有它的局限性,第一種方式適用的是精度高不變形的產品,而第二種方案適用的是運動速度慢變形量少的產品。所以,在工作方式三選擇機械跟蹤的方式進行產品邊部定位,首先在修邊機夾具上加裝兩塊微調定位塊,對產品邊部的上表面和側面定位,確保修邊刀到產品邊部的位置保持一致。其次,在加裝修邊機上下、左右方向的移動軌道,使修邊機能跟隨產品的上下、左右變化而自動調整位置。按要求安裝完成后如圖2 所示,對產品進行修邊測試,測試產品規格為1200×420×18,測試數量為20 張,測試速度為全速的30%。從測試的結果得出,在20 張產品修邊中有19 張產品為合格,有1 張產品在一處在轉角地方修邊量過少。修邊的線速度在直線運動時可達350mm/s,轉彎時可達200mm/s。修邊速度是人工修邊速度的4 倍,且能夠一天24 小時連續工作。精準使用機器人修邊平整度好、故障率低,精準可滿足高效生產的需要。

      3 結語

      綜合上述,應用工業機器人高精度、高速度的運動方式,對模壓刨花板進行修邊有明顯的優勢。自動化程度高,操作方便,能夠降低修邊工人操作技能要求,提高產品修邊的精度和平整度,保障產品的質量。同時,機器人長時間運轉也不會疲勞,速度可達人工修邊的兩倍以上,大大提高了生產效率。提高生產操作的可靠性和安全性,減少了人體和粉塵的接觸時間,降低了職業病發生概率。為了更好地運用機器人,模壓板企業要多利用現代自動化科技,結合企業自身實際情況,改進和完善其中還存在的問題,以此來保障效益的最大化。

      圖2 機器人自動修邊工作圖

      參考文獻:

      [1]侯磊,淺談機電一體化技術的應用與發展趨勢中國新技術新產品[J], 2015 , 第4 期.

      [2]任志剛,工業機器人的發展現狀及發展趨勢.裝備制造技術,2015(3):166-168.

      [3]段峰, 王耀南. 機器視覺技術及其應用綜述自動化博覽,2002(3):43-47.


       
      關鍵詞: 機器人 木工行業
      (文/小編)
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