大型高速冲压线拆垛双料问题解决方法

邵启明 高贵麟 王涛 洪波林 罗超群130012) (一汽轿车股份有限公司,长春

Automobile Technology & Material - - Workshop Solution - 1987—),作者简介:邵启明( 男,工程师,学士学位,研究方向为冲压线自动化及仿真应用。

摘要:描述了在冲压自动线预选吸盘式拆垛站使用中的双料片问题解决方法,采用从关键位置分层磁铁提升磁性,吸盘位置优化,调整吸盘向上提升时间以及板料拾取气缸下压力等措施,对拆垛占双料问题优化情况进行分析,同时通过对钢加厂板料油膜厚度及存放时间进行要求,改善来料状态,实现了对高速冲压线预选吸盘式拆垛站的双料故障问题全流程控制。 关键词:分层磁铁 油膜厚度 预选吸盘式拆垛 双料故障U468.2 B Doi:10.19710/j.cnki.1003-8817.20170047中图分类号: 文献标识码:

1 前言

随着自动化技术的发展与广泛应用,越来越多的冲压车间采用自动线替代手工线进行生产,其中料垛自动拆分是保证冲压线自动化生产的重要一环。一般有两种故障对大型高速冲压线的影响较大,一种为突发重大故障,会造成较大的停机损失,但频次较低;另一种为故障停机时间少,恢<10 min),复时间短(一般 但频次高,当一个生产批次累计时间较长时,其影响同样较大,应该引起足够的重视并加以解决。

在正常生产的拆垛站运行中,料垛的首张料片不断被拾取并传输至下工位,而当发生首张料片拾取时相邻的下一张板料被一起拾取起来的情况时,会出现双料故障报警问题,此类问题是影响自动线拆垛站停机的重要问题之一。

以我公司机械压机线为例,介绍了在预选吸 盘式的拆垛站中,常用的减少双料片问题的方法。

2 预选吸盘式拆垛站的特点

预选吸盘式拆垛站,一般采用阵列式方法布置吸盘,实际生产中根据板料实际形状进行吸盘1的预选使用。拆垛站的工作流程如图 所示。 2图 所示为拆垛站吸盘布置示意。拆垛站设8 6 8置有 根皮带,每根皮带布置 个吸盘,形成 列共48 6计个可预选吸盘阵列,其中两侧列吸盘可随2皮带位置调整进行移动,中间列吸盘固定不动。通过皮带位置和吸盘数量的预选使用,可满足多品种板料生产需求,实现柔性化生产功能。

3 双料检测系统原理

吸盘接通真空吸附板料后,控制吸盘的气缸

下腔给压,吸盘带着板料向上运行,由于板料间存在一定的粘附性,因此会偶发两张板料同时被吸取到皮带上的情况,导致模具有压双料损坏的风险 ,因此在皮带上方增加检测板料厚度的传感器,即双料检测传感器。

双料检测技术在冲压自动线中普遍应用,我公司拆垛位置双料检测传感器为接触式检测方式,其原理为金属探测头与金属表面接触时,通过电磁场对板料磁化并逐渐达到磁饱和,探测头通过测量磁饱和时的磁通量值,计算此时的板料厚度,当测量厚度低于最小极限值或高于最高极限值时,会显示为双料检测报警故障。

4 问题原因及改善措施 4.1 分层磁铁磁性强弱对板料分层状态的影响

针对拆垛站双料问题,通过长时间的经验积累及对其产生原因进行了分析,并制定了相应改5善措施,主要有以下 个方面。 钢加厂板料加工后,以料垛的形式发送至主机厂冲压车间。料垛进入拆垛站后,通过分层磁铁靠近料垛,使板料磁化。由于上下层板料被磁化为同性,产生相斥,使两片板料分开。A/通过对比我公司同类拆垛站的两条生产线( B A B线)停台情况,发现 线拆垛停台严重高于 线, A B生产中实际观察, 线分层效果较 线分层效果B差。通过对分层磁铁性能进行检测发现,线全部228~273 mt, A分层磁铁磁性为 磁性较强; 线分层126~174 mt,磁铁磁性为 磁性较弱,与观察到的分3层效果相对应。分层磁铁磁性强度对比见图 。

图3 分层磁铁磁性强度对比

B 4 A通过将 线 个分层磁铁与 线常用位置4) 4 (图 的 个分层磁铁调换后,制件分层效果出现5明显改善。图 展示了分层磁铁更换前后的板料分层效果。

图5 分层磁铁更换前后分层效果对比 4.2 通过吸盘位置改善板料粘结状态

为保证板料拾取效果,在拆垛站调试中,如何进行吸盘的布置十分重要,在生产中,也可通过改

变吸盘布置,来改善板料拾取效果。预选吸盘式拆垛站可以通过改变皮带位置,预选吸盘数量,达到改变吸盘布置的目的。460 mm)某零件由于板料尺寸(宽度 较小,厚0.6 mm) 6),度( 较薄,在采用常规布置方式时(图在生产中出现较多拆垛停台。

4主要停台现象表现为预选四角 个吸盘情况下,在料垛厚度较大,板料距离吸盘较近时,板料2向上拾取过程中极易发生双料问题;选取对角 个吸盘时,可以解决双料问题,但随着料垛厚度逐渐减少,板料距离吸盘较远时,吸盘拾取板料向上时由于对角吸取造成卡料,出现报警停歇。

针对此问题,对皮带位置进行调整,使单排吸盘布置在板料中间位置,预选两侧吸盘,解决了拾7)取板料时板料状态不稳定问题(图 。

4.3 优化吸盘向上时间改善板料拾取状态

吸盘吸取板料后,向上运行过程中,板料间由于油膜、真空等问题,会出现料片间难分开的问题,通过设备功能,可以实现吸盘向上运行时间的改变,从而解决部分带料问题。

通常改变吸盘运行时间,设置为两侧吸盘先升起,中间吸盘后升起,从而达到吸盘拾取板料向上时的板料弯曲状态与分层后板料状态相似,使板料向上拾取效果类似于从两侧“揭开”的状态,

8如图 所示。

吸盘先后运行向上的时间差,影响板料拾取 PLC过程中的弯曲弧度,通过 程序确认默认时间100 ms, 9a长度为 如图 所示。

4.4 调整气缸下压力减小对分层后板料的挤压力 图9 卸料吸盘PLC延迟向上时间

170 ms经过长时间调整经验积累,最终确定9b为最适合时间,如图所示。此时根据吸盘运行55 mm,速度进行计算,吸盘向上运行高度差约为300 mm 6°~ 10°在两个吸盘间距 状态下,能够形成弧度。

板料拾取时,分层磁铁将板料分层后,会由于气缸推动吸盘向下时,将板料再次按下,使上下板料的接触面积重新增大,增大板料间粘附力,增加拾取板料时双料故障问题。 气缸向下压力大小与上下腔气压值相关,经现0.5 MPA,场实际检查,气缸上腔压力原设定值为 下0.15 MPA腔压力设定值 。

4.5 控制板料油膜减小板料粘结

实际生产跟踪时发现,板料间粘附力大时,甚至会出现板料经过分层后仍然有两张板料粘在一11起分层情况,如图 所示。

改善拆垛站拾取板料效果时,来料状态也是影响拆垛效果的重要因素,其中板料存放时间与表面油膜厚度会影响板料间粘附力,直接影响拆垛效果。

降低板料油膜厚度。卷料经过开卷剪切时,要求进行清洗。在开卷线上通过清洗机挤干辊进行清洗油挤干时,表面会残留部分清洗油,残留油的厚度称为板料油膜厚度,残留油过多或存放时间过长,会造成油膜“干结”,从而导致上下两片板料粘结情况发生。

通过调整清洗机挤干辊压力,能够有效控制板料油膜厚度,实际生产中对某个零件的挤干辊

40% 60%, 1.5 g/㎡压力由 提升至 油膜厚度由 以上

0.8 g/㎡降低至 以下,油膜厚度降低后,板料带料问

12)题有明显改善(图 。

改善板料存放时间。为保证生产计划执行的准确性,通常情况下,板料会提前进行生产,同时为保证生产效率,会进行一定数量的建储,但同时又会引起板料存放时间过长的问题。板料存放时间过长会导致板料残留油粘度增大,恶化板料间粘结问题,因此控制板料生产后存放时间也同样重要。通过降低板料建储量,缩短存放时间,拆垛

生产双料问题得到了明显改善。 5 改善效果

5实施上述 项改善措施后,故障停机时间下降了80% 15以上,效果显著,全年降低运行成本 万元左右。

6 结论

针对高速冲压线预选吸盘式拆垛双料的双料

5故障,项措施取得了不同的效果,主要表现如下。a.分层磁铁磁性强弱对板料分层状态影响较大,通过在关键位置采购磁性较强的分层磁铁效果明显; b.通过吸盘位置改善优化,吸盘向上提升时间优化以及板料拾取气缸下压力的减小等程序分析优化可进一步细化精控板料的拾取效果; c. 0.7~1.5 g/㎡,通过控制钢加厂板料油膜厚度(

<0.8 g/㎡)特殊情况要求 及板料批次数量及存放时间,实现了对问题的全流程控制。

在冲压自动线生产中,既定生产节拍下,如何避免各类停机是提高生产效率的主要手段。伴随着对冲压自动线使用经验的不断积累,对冲压线的停机控制能力也在逐步加强,其中也包括拆垛站的相关问题。在实际生产中,不断摸索与总结

AT经验,力争最大程度的提高自动线生产效率。

&M

图1 拆垛站工作流程

a)a ( 线分层磁铁磁性检测

b)b ( 线分层磁铁磁性检测

b) ( 磁铁更换后分层效果

a) ( 磁铁更换前分层效果

图8 预选卸料吸盘后向上拾取板料示意

图7 调整后吸盘布置方式

图6 原吸盘布置方式

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