Гибка листового металла с роботом: анализ и применение

Гибка листового металла — широко используемая и зачастую опасная операция. Поэтому перспектива использования гибочных прессов, оснащенных роботами, выглядит достаточно оптимистично, и уже есть множество успешных примеров.

В данный момент, 40-50% гибочных прессов для листового металла на производствах Европы и Америки уже оснащены автоматическими роботизированными системами гибки, тогда как в Китае автоматизация гибки только начинается. В ближайшее десятилетие спрос на роботов для гибки во всем мире значительно возрастет. Роботизированные гибочные ячейки, управляемые ЧПУ, весьма эффективны и помогают изготавливать продукцию высокого качества.

Выбор наиболее подходящей комбинации компонентов гибочной ячейки может значительно улучшить эффективность и эластичность гибки. Точность гибки зависит от точности гибочного пресса, точности позиционирования робота и координации управления робота и пресса.

Затруднения координации управления заключаются в уравнивании скоростей робота и пресса, когда робот выполняет траекторию движения детали. Плохая координация следования значительно влияет на угол гибки и плоскость поверхности листа, влияя и на качество готовой продукции.

Состав гибки с помощью робота

Стандартная роботизированная гибочная ячейка состоит из робота и гибочного станка как основы, и вспомогательных элементов. Это захват, платформа загрузки, платформа выгрузки, стол позиционирования, поворотная рама, устройство для смены рук и различные сенсоры.
Захват — роботизированная рука, замещающая оператора, которая берет и располагает деталь в нужное место. Чаще всего он состоит из нескольких присосок на металлической раме.

Платформы загрузки и выгрузки обычно используют паллеты для складывания в стопки, так же на них может быть конвейер или ролики для подачи металла и готовой продукции.
Смазанные маслом листы металла могут прилипать друг к другу, из-за чего робот может брать сразу несколько. Чтобы избежать этого, рядом с платформой загрузки устанавливаются разделяющие магнитные устройства и сенсоры.
Платформа позиционирования расположена под уклоном, имеет фланцы и распределенные по ее поверхности микровыпуклости. Когда робот помещает на нее металлический лист, она свободно скользит в нужное место под действием гравитации. Платформа и ее край зафиксированы, поэтому когда робот забирает лист, положение платформы и захвата относительно точны, что полезно для дальнейшей гибки.
Поворотная рама — зафиксированная рама захватывающего устройства. Когда роботу нужно сменить положение, чтобы взять деталь, ее можно положить на поворотную раму и поправить, и снова взять в уже новом положении. В некоторых особых случаях для закрепления детали и изменения положения захватов используются и матрицы гибочного пресса.

Процесс работы гибочной ячейки с роботом

Робота гибочной ячейки состоит из шести процессов, среди которых:

• Подача
• Забор
• Расположение
• Переворот
• Гибка
• Паллетирование

Процесс работы гибочной ячейки происходит следующим образом:

(1) Подача

Оператор помещает стопку металлических листов на платформу загрузки. На ней установлен датчик обнаружения листов, не позволяющий роботу хватать платформу после того, как будут использованы все листы.

(2) Забор

Робот перемещается в положение возле загрузочной платформы и оценивает ее высоту с помощью ультразвукового сенсора, расположенного на захвате. Исходя из данных сенсора, он автоматически занимает положение, позволяющее захватить лист. После захвата листа его толщина измеряется сенсором, что не позволяет роботу захватить сразу несколько листов и сделать ошибку при гибке. После измерения толщины робот готовится к расположению листа.

(3) Расположение

Робот перемещается в положение возле платформы позиционирования и помещает на нее лист, чтобы точно позиционировать его. Далее он захватывает лист и готовится к гибке.

(4) Переворот

В зависимости от процесса, определяется, необходимо ли перевернуть лист. Если это необходимо, робот переместится на поворотную раму и установит лист на нее, отпустит лист и перейдет на его другую сторону для дальнейшего захвата.

(5) Гибка

Робот перемещается в положение возле гибочного пресса, устанавливает лист на нижнюю матрицу и точно позиционирует его, используя нижний пальцевой датчик пресса. После позиционирования робот подает прессу сигнал и помогает прессу выполнить гибку. Здесь следует оценить необходимость повторной или последовательной гибки. Техническая трудность гибки заключается в совместных действиях робота и гибочного пресса, то есть, следовании. Когда робот во время гибки захватывает или поддерживает лист, он деформируется. Роботу необходимо выполнить движение по окружности, следуя специфическому алгоритму траектории и всегда сохранять относительно зафиксированное положение с листом.

(6) Паллетирование

Робот перемещается в положение возле стола выгрузки. В зависимости от формовки детали существует множество видов паллетирования, например, паллетирование в виде матрицы, перекрестное паллетирование на одном и двух уровнях и др.

Основные технические моменты работы с роботизированной гибочной ячейкой

Независимо от того, используется ли универсальный стандартный шестиосевой робот, или робот со специально оптимизированной для гибки формой и движениями руки, необходима поддержка алгоритма следования при гибке. Если нет хорошего эффекта следования, рука или присоски перемещают деталь по некорректной траектории, формируя на листе морщины и ухудшая качество формовки.

Построение точной модели роботизированной гибки и движения следования может помочь создать хороший алгоритм траектории следования.

На модели отображены следующие параметры:

1) Радиус дуги верхнего пуансона: R, единицы: мм;
2) Радиус дуги нижнего пуансона: r, единицы: мм;
3) Раскрытие нижнего пуансона: V, единицы: мм;
4) Нижний угол инструмента: ∟ b, единицы: ° ;
5) Толщина детали: T, единицы: мм;
6) Толщина от нейтрального слоя до верхней поверхности детали: λ, единицы: мм;
7) Угол гибки детали: ∟ a, единицы: ° ;
8) Опускание балки гибочного пресса от точки крепления: S, единицы: мм.

Соотношение угла гибки и опускания рассчитывается по математической модели:

Используя механические параметры из приведенной ниже таблицы, формула соотношения угла гибки и опускания может быть использована для получения кривизны траектории смещения угла гибки от 180 ° до 10 ° в направлениях Х и Z.

Заключение

Развитие производства из листового металла влечет за собой расширение применения гибки с помощью роботов. Развитие модели алгоритма следования, подходящей для универсальных шестиосевых роботов обойдется дешевле, чем развитие специализированных роботов исключительно для гибки. При сотрудничестве с основными производителями роботов и вспомогательных устройств это значительно расширит их применение в индустрии обработки листового металла.

По материалам https://www.machinemfg.com/

Информация IMA

Тенденция развития и производства автоматизированных гибочных ячеек, оснащенных роботов, не обошла и компанию Euromac, уже зарекомендовавшую себя в качестве производителя гибочных прессов различного тоннажа и применения. В нашем каталоге представлена ячейка Euromac FX Bend Cell, отвечающая требованиям современных производителей изделий из листового металла. Автоматическая гибочная установка FX Bend Cell предлагает различные, уже настроенные программы для наиболее часто встречающихся рабочих операций. Такие программы позволяют сэкономить время на обучение операторов за счет использования панели управления станка.