專利名稱：一種汽車板落料方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車制造技術(shù)，特別涉及一種汽車板落料方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的汽車板落料采用模具落料，其設(shè)備組成包括輸送單元、壓機(jī)單元和堆垛單元。簡單的料片形狀(如長方形、梯形及弧形)可采用擺切方式，復(fù)雜曲線的料片采用模具落料。落料線需要根據(jù)車型的料片大小形狀配置不同的落料模具，通過更換模具生產(chǎn)不同的料片。汽車板落料線作業(yè)效率非常高，在400萬片 600萬片/每年。按3800小時每年計算，平均每分鐘約為25片。隨著大功率激光技術(shù)近年來的迅猛發(fā)展，許多院所及廠商開始研究基于光纖激光器用于汽車板落料技術(shù)。美國AUTOMATIC FEED與法國AIRLIDUILD公司在公開信息發(fā)布了基于激光切割的汽車板落料技術(shù)。美國AUTOMATIC FEED公司的技術(shù)方案基于激光技術(shù)提出二種落料模式一種帶卷連續(xù)進(jìn)給落料，一種是步進(jìn)落料。1、板帶連續(xù)進(jìn)給落料對片料進(jìn)行排料，根據(jù)設(shè)置的激光切割頭的數(shù)量n，根據(jù)作業(yè)均衡原則將單件片料切割線分成η份；板帶進(jìn)入第一個切割作業(yè)區(qū)域時，切割片料的第一部分線段或曲線，如半圓；板帶進(jìn)入第二個切割作業(yè)區(qū)域時，切割片料的第二部分線段或曲線，如另半個圓。圓廢料落到下部的廢料帶上；板帶進(jìn)入第三個切割作業(yè)區(qū)域時，切割片料的第三部分線段或曲線；邊部廢料落到下部的廢料帶上；板帶進(jìn)入第四個切割作業(yè)區(qū)域時，切割片料的第四部分線段或曲線。邊部廢料落到下部的廢料帶上；板帶通過夾持驅(qū)動輥后，第五臺切割頭橫向切割，使片料之間的最后連接部分切開；片料進(jìn)入垛料區(qū)域，并堆垛。2、步進(jìn)落料對片料進(jìn)行排料；成組切料，并運(yùn)送至切割工位；組料進(jìn)入切割區(qū)域，并停止；切割工位前后二組傳送輥縱向調(diào)整至切割廢料形狀；片料的第一個區(qū)域切割完成，廢料落入廢料傳送帶；板帶前進(jìn)至片料的第二切割區(qū)域并停止；切割工位前后二組傳送輥縱向調(diào)整至切割廢料形狀；片料的第二個區(qū)域切割完成，廢料落入廢料傳送帶；板帶前進(jìn)至片料的第三切割區(qū)域并停止；切割工位前后二組傳送輥縱向調(diào)整至切割廢料形狀；片料的第三個區(qū)域切割完成，廢料落入廢料傳送帶；單各片料切割完成后，通過輸送裝置進(jìn)入堆垛區(qū)域。 后續(xù)板帶同樣切割。另外，AIR LIQUILD公司提出了一種板帶橫向支撐調(diào)整的廢料落料方案。AUTOMATIC FEED公司與AIR LIQUILD公司二家聯(lián)合提出了一種步進(jìn)激光落料的技術(shù)方案，總體采用AIR LIQUILD公司布置方案，廢料處理采用AUTOMATIC FEED公司的縱向調(diào)整方案。該方案采用帶第七軸的3臺機(jī)器人搬運(yùn)成組料和成品料片、并堆垛料片。設(shè)置 5臺激光切割單元，其中二臺為成組片的切割，另三臺為單片料分區(qū)域的切割。此外還有二個工位作為緩沖倒料工位。
傳統(tǒng)擺剪模落料為板帶前端無夾持固定，后端夾棍步進(jìn)輸送的作業(yè)方式。板帶底部為輪式支撐方式，落料作業(yè)時采用回程止鎖裝置。AUTOMATIC FEED公司提出的連續(xù)落料的板帶輸送方式，在落料切割區(qū)域前后端有夾送輥，板帶按設(shè)定速度在該區(qū)域連續(xù)進(jìn)給。板帶下部有廢料輸送裝置，切割的廢料落到傳送帶上。最后一刀切斷在后端夾送輥之后。該送料方式的技術(shù)難點有下面幾個方面1.基于速度控制策略的形狀切割對尺寸與形狀誤差有要求的切割作業(yè)采用的是位移控制策略，這樣能確保切割形狀的幾何精度要求。AUTOMATIC FEED的連續(xù)落料采用的速度控制策略，其基于夾送板帶運(yùn)行速度精準(zhǔn)，直角坐標(biāo)的切割機(jī)器人按設(shè)定的軌跡及速度進(jìn)行切割作業(yè)。夾送輥及其板帶速度的偏差將帶來切割形狀的誤差，切縫無法對接，廢料不能脫落。由于多臺切割機(jī)同時作業(yè)，即使采用板帶測速裝置(如激光測速儀)，也比較難確保多臺設(shè)備切割作業(yè)的切縫對接。2.三臺設(shè)備線速度相同，AUTOMATIC FEED的方案要求板帶夾送輥速度、夾送輥前后二臺支撐板帶針式循環(huán)傳送帶按同樣速度運(yùn)行，否則傳送帶上的針式支撐會劃傷板帶。3.針式支撐輸送鏈上的針，一是易切壞，二是切割的小廢料易卡在輸送帶上。4.切割區(qū)域的板形無法保證連續(xù)送料與切割時，板帶在切割區(qū)域的狀態(tài)。該方案有三段切割區(qū)域加上夾送輥之后的切斷區(qū)域，各區(qū)域切割片料的不同區(qū)域。板帶處于有夾送有張力的狀態(tài)，但板帶不同區(qū)段的橫向張力差異很大，板形無法保證，影響切割的質(zhì)量。切割作業(yè)時，切割頭與板面距離 0. 5mm Imm05.后夾送輥過料困難連續(xù)送料與切割時，板料過后夾送輥時，不僅容易拉傷夾送輥，而且會導(dǎo)致卡料甚至斷帶。6.板帶走偏對形狀切割的影響板帶通過夾送輥輸送，且間距在IOm以上，板帶的走偏將導(dǎo)致切割作業(yè)的批量廢品。所以該方案必須有糾偏對中裝置。7.切縫對接精度要求高由于料片為多套切割機(jī)在不同區(qū)域中切割完成，所以后工序的切割機(jī)作業(yè)需要與前工序的切縫對接，以確保廢料脫落。由于在板帶移動過程對接切縫，對夾送輥運(yùn)動與直角坐標(biāo)機(jī)器人運(yùn)動進(jìn)度以及板形提出非常高的要求，實現(xiàn)的技術(shù)與設(shè)備代價很高。8.相對運(yùn)動情況下的片料切割軌跡雖然切割設(shè)備為直角坐標(biāo)3自由度的機(jī)器人，但由于板帶單方向運(yùn)動，料片切割軌跡難于實現(xiàn)或需要大量的空行程來保證。9.單臺切割機(jī)故障會導(dǎo)致產(chǎn)線停產(chǎn)由于采用了多套切割機(jī)對同一片料不同區(qū)域進(jìn)行切割的策略，當(dāng)其中一臺切割設(shè)備故障時會影響整條產(chǎn)線的作業(yè)。如需在單套切割機(jī)故障時完成產(chǎn)線的切割作業(yè)，必須采用復(fù)雜的切割控制策略及硬件技術(shù)來實現(xiàn)異常情況下的切割作業(yè)。AUTOMATIC FEED公司與AIR LIQUILD公司聯(lián)合提出的汽車板激光步進(jìn)落料方案較AUTOMATIC FEED公司提出的連續(xù)落料方案的技術(shù)可行性強(qiáng)很多。該步進(jìn)落料的技術(shù)難點在于廢料的落料及產(chǎn)線單位時間產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種汽車板落料方法及系統(tǒng)，可以有效地對切割廢料處理，提高落料的效率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是汽車板落料方法，首先，對汽車板片料進(jìn)行排料，按片料倍尺長度確定組料形狀、 大小，并切割成組料；接著，根據(jù)組料需切除的廢料進(jìn)行襯板模的設(shè)計，襯板模上對應(yīng)廢料處鏤空形成落料孔，落料孔尺寸大于實際切割廢料落料的尺寸；然后，將組料放置至襯板模上；對組料按汽車板片料的形狀激光切割，切除的廢料通過襯板模的落料孔落到下部的廢料輸送帶上；切割好的片料進(jìn)行堆垛作業(yè)。進(jìn)一步，組料切割后，由搬運(yùn)機(jī)器人將組料從組料輸送鏈上搬運(yùn)至切割工作單元的襯板模上；切割工作單元的切割設(shè)備進(jìn)行片料的切割作業(yè)，切除的廢料從襯板模的落料孔中落到下部廢料導(dǎo)槽，并滑落到廢料運(yùn)輸帶上；在單片料切割完成后，由堆垛機(jī)器人分別對切割好的片料進(jìn)行堆垛作業(yè)。另外，襯板模設(shè)計為4片片料一組，或根據(jù)產(chǎn)線的作業(yè)長度設(shè)計為6片一組。又，組料輸送鏈兩側(cè)各一臺搬運(yùn)機(jī)器人，搬運(yùn)機(jī)器人兩側(cè)各設(shè)兩個切割工作單元； 各切割工作單元的側(cè)邊設(shè)堆垛機(jī)器人。所述的搬運(yùn)機(jī)器人采用真空吸盤方式進(jìn)行拾取和放置組料。所述的襯板模直接在切割工作單元上切割加工，并定位。本發(fā)明的汽車板落料系統(tǒng)，其包括，組料輸送鏈；至少一臺搬運(yùn)機(jī)器人，設(shè)置于組料輸送鏈一側(cè)；至少一切割工作單元，位于搬運(yùn)機(jī)器人一側(cè)；切割工作單元設(shè)至少一臺激光切割機(jī)；切割工作單元的側(cè)邊設(shè)堆垛機(jī)器人；襯板模，設(shè)置于切割工作單元，襯板模上對應(yīng)廢料處鏤空形成落料孔，落料孔尺寸大于實際切割廢料落料的尺寸；切割工作單元的襯板模下部設(shè)置有廢料溜槽，對應(yīng)廢料溜槽還設(shè)廢料輸送帶。進(jìn)一步，所述的組料輸送鏈兩側(cè)各設(shè)一臺搬運(yùn)機(jī)器人，搬運(yùn)機(jī)器人兩側(cè)各設(shè)兩個切割工作單元，形成4個切割工作單元；每個切割工作單元設(shè)二臺激光切割機(jī)，每個切割工作單元的側(cè)邊設(shè)2臺堆垛機(jī)器人。所述的激光切割機(jī)為直角坐標(biāo)機(jī)器人形式，可沿縱向、橫向運(yùn)動，二臺激光切割機(jī)在縱向有部分交叉工作區(qū)域。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明采用激光切割廢料的剔除方式，不同于AUTOMATIC FEED和AIR LIQUILD 公司的連續(xù)和步進(jìn)落料方式，片料輸送鏈無需攜帶廢料或不用動態(tài)調(diào)整伸縮接料輸送鏈長度，其通過片料襯板模進(jìn)行廢料去除。本發(fā)明采用單臺直角坐標(biāo)機(jī)器人完成單片料的切割作業(yè)，避免了 AUTOMATICFEED和AIR LIQUILD公司落料方案的切縫對接與切割精度帶來的各種問題。本發(fā)明具靈活性和獨立性，其中單套切割設(shè)備的故障不影響整條產(chǎn)線的作業(yè)，僅需將故障切割設(shè)備自動或手動開出切割區(qū)域即可。


圖1為本發(fā)明汽車板落料系統(tǒng)一實施例的俯視圖。圖2為本發(fā)明一實施例的立體示意圖。圖3為圖2的側(cè)視圖。圖4為本發(fā)明襯板模的示意圖。
具體實施例方式參見圖1 圖4，本發(fā)明的一個實施例。在本實施例中，本發(fā)明的汽車板落料系統(tǒng)， 其包括，組料輸送鏈1 ；兩臺搬運(yùn)機(jī)器人2、3，設(shè)置于組料輸送鏈1 一側(cè)；四個切割工作單元
5、5’、5”、5’”，位于搬運(yùn)機(jī)器人2、3—側(cè)；切割工作單元5(以切割工作單元5為例，其他切割工作單元相同)設(shè)兩臺激光切割機(jī)6、6’ ；切割工作單元5 (以切割工作單元5為例，下同) 的側(cè)邊設(shè)2臺堆垛機(jī)器人7、7’ ；襯板模8，設(shè)置于切割工作單元5，襯板模8上對應(yīng)廢料處鏤空形成落料孔81，落料孔尺寸大于實際切割廢料落料的尺寸；按片料進(jìn)行排料形成組料 4放置于襯板模8上；切割工作單元5的襯板模8下部設(shè)置有廢料溜槽9，對應(yīng)廢料溜槽9 還設(shè)廢料輸送帶10。所述的激光切割機(jī)6、6’為直角坐標(biāo)機(jī)器人形式，可沿縱向、橫向運(yùn)動，二臺切割機(jī)
6、6’在縱向有部分交叉工作區(qū)域。按片料成組排料實際情況，切割組料。本實施例中為通用汽車D06后門內(nèi)板薄板片料組料情況，該組料4含四塊套接片料11。襯板模8按四張?zhí)捉悠?1的排布進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)組料需切除的廢料進(jìn)行襯板模的設(shè)計，襯板模8上對應(yīng)廢料處鏤空形成落料孔81。該襯板模可直接在切割單元上切割加工，并定位。切割完的落料孔需要進(jìn)行處理，便于落料。落料孔尺寸大于實際切割廢料落料的尺寸。組料通過組料輸送鏈1運(yùn)送至設(shè)定位置，供兩臺搬運(yùn)機(jī)器人2、3取料。兩臺搬運(yùn)機(jī)器人2、3根據(jù)作業(yè)策略依次取料分別放置到四個切割工作單元5、5’、5”、5’ ”的襯板模上并定位。搬運(yùn)機(jī)器人2、3采用真空吸盤方式進(jìn)行拾取和放置組料。每個切割工作單元5包括切割單元的基礎(chǔ)臺架51、襯板模8、二臺直角坐標(biāo)機(jī)器人形式的激光切割機(jī)6、6’。二臺直角坐標(biāo)機(jī)器人形式的激光切割機(jī)作業(yè)縱向工作行程覆蓋二張片料切割區(qū)域。二臺切割機(jī)在縱向有部分交叉工作區(qū)域。每個切割工作單元配置一套堆垛單元。每個堆垛單元包括二臺堆垛機(jī)器人和二個垛位、四個垛位或六個垛位。堆垛機(jī)器人采用真空吸盤拾取方式。堆垛策略為大件可采用單件真空拾取堆垛；小件采用多件拾取堆垛方式，吸盤位置可動態(tài)調(diào)整，并分垛堆料；切割作業(yè)的同時進(jìn)行成品拾取堆垛作業(yè)，即切割完成機(jī)器人就可拾取并堆垛。激光切割落料的作業(yè)流程如下搬運(yùn)機(jī)器人2從組料輸送鏈1抓取第一塊組料4，運(yùn)送并放置到切割工作單元5的襯板模8上。放料時激光切割機(jī)6、6’在切割基礎(chǔ)臺架51的二側(cè)；
激光切割機(jī)6、6’根據(jù)預(yù)設(shè)定切割策略及作業(yè)軌跡開始組料的切割作業(yè)；二臺激光切割機(jī)6、6’同方向作業(yè)，一臺從基礎(chǔ)臺架的端部開始，另一臺從基礎(chǔ)臺架的中部開始。激光切割機(jī)6、6’作業(yè)量均衡，單塊片料由單臺激光切割機(jī)完成，拼焊邊一次走刀切出；第二塊組料到達(dá)搬運(yùn)機(jī)器人拾取位后，搬運(yùn)機(jī)器人3拾取第二塊組料，運(yùn)送并放置到切割工作單元5”的襯板模上。切割工作單元5”二臺激光切割機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)定切割策略及作業(yè)軌跡開始組料的切割作業(yè)；第三塊組料到達(dá)搬運(yùn)機(jī)器人拾取位后，搬運(yùn)機(jī)器人2拾取第三塊組料，運(yùn)送并放置到切割工作單元5’的襯板模上。切割工作單元5’的二臺激光切割機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)定切割策略及作業(yè)軌跡開始組料的切割作業(yè)；第四塊組料到達(dá)搬運(yùn)機(jī)器人拾取位后，搬運(yùn)機(jī)器人3拾取第四塊組料，運(yùn)送并放置到切割工作單元5’ ”的襯板模上。切割工作單元5’ ”的二臺切割機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)定切割策略及作業(yè)軌跡開始組料的切割作業(yè)；各切割工作單元在單張片料或多張片料切割完成后，相應(yīng)的堆垛機(jī)器人如對應(yīng)切割工作單元5的堆垛機(jī)器人7、7’進(jìn)行拾取堆垛作業(yè)。當(dāng)切割工作單元5切割作業(yè)與堆垛作業(yè)完成后，激光切割機(jī)6、6’分別運(yùn)行至切割基礎(chǔ)臺架的二端。搬運(yùn)機(jī)器人2將第五塊組料運(yùn)至切割工作單元5襯板模上，激光切割機(jī) 6、6’切割機(jī)開始切割作業(yè)。如此循環(huán)往復(fù)，第六塊組料運(yùn)至切割工作單元5” ；第七塊組料運(yùn)至切割工作單元 5’ ；第八塊組料運(yùn)至切割工作單元5’”。本發(fā)明由于采用組料輸送鏈兩側(cè)布置切割工作單元，并配合搬運(yùn)機(jī)器人、堆垛機(jī)器人，使整條產(chǎn)線具靈活性和獨立性，單套切割設(shè)備的故障不影響整條產(chǎn)線的作業(yè)，僅需將故障切割設(shè)備自動或手動開出切割區(qū)域即可。
權(quán)利要求
1.汽車板落料方法，首先，對汽車板片料進(jìn)行排料，按片料倍尺長度確定組料形狀、大小，并切割成組料；接著，根據(jù)組料需切除的廢料進(jìn)行襯板模的設(shè)計，襯板模上對應(yīng)廢料處鏤空形成落料孔，落料孔尺寸大于實際切割廢料落料的尺寸；然后，將組料放置至襯板模上；對組料按汽車板片料的形狀激光切割，切除的廢料通過襯板模的落料孔落到下部的廢料輸送帶上；切割好的片料進(jìn)行堆垛作業(yè)。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車板落料方法，其特征是，組料切割后，由搬運(yùn)機(jī)器人將組料從組料輸送鏈上搬運(yùn)至切割工作單元的襯板模上；切割工作單元的切割設(shè)備進(jìn)行片料的切割作業(yè)，切除的廢料從襯板模的落料孔中落到下部廢料導(dǎo)槽，并滑落到廢料運(yùn)輸帶上；在單片料切割完成后，由堆垛機(jī)器人分別對切割好的片料進(jìn)行堆垛作業(yè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的汽車板落料方法，其特征是，襯板模設(shè)計為4片片料一組， 或根據(jù)產(chǎn)線的作業(yè)長度設(shè)計為6片一組。
4.如權(quán)利要求2所述的汽車板落料方法，其特征是，組料輸送鏈兩側(cè)各一臺搬運(yùn)機(jī)器人，搬運(yùn)機(jī)器人兩側(cè)各設(shè)兩個切割工作單元；各切割工作單元的側(cè)邊設(shè)堆垛機(jī)器人。
5.如權(quán)利要求1或2或4所述的汽車板落料方法，其特征是，所述的搬運(yùn)機(jī)器人采用真空吸盤方式進(jìn)行拾取和放置組料。
6.如權(quán)利要求1或2所述的汽車板落料方法，其特征是，所述的襯板模直接在切割工作單元上切割加工，并定位。
7.汽車板落料系統(tǒng)，其特征是，包括，組料輸送鏈；至少一臺搬運(yùn)機(jī)器人，設(shè)置于組料輸送鏈一側(cè)；至少一切割工作單元，位于搬運(yùn)機(jī)器人一側(cè)；切割工作單元設(shè)至少一臺激光切割機(jī)； 切割工作單元的側(cè)邊設(shè)堆垛機(jī)器人；襯板模，設(shè)置于切割工作單元，襯板模上對應(yīng)廢料處鏤空形成落料孔，落料孔尺寸大于實際切割廢料落料的尺寸；切割工作單元的襯板模下部設(shè)置有廢料溜槽，對應(yīng)廢料溜槽還設(shè)廢料輸送帶。
8.如權(quán)利要求7所述的汽車板落料系統(tǒng)，其特征是，所述的組料輸送鏈兩側(cè)各設(shè)一臺搬運(yùn)機(jī)器人，搬運(yùn)機(jī)器人兩側(cè)各設(shè)兩個切割工作單元，形成4個切割工作單元；每個切割工作單元設(shè)二臺激光切割機(jī)，每個切割工作單元的側(cè)邊設(shè)2臺堆垛機(jī)器人。
9.如權(quán)利要求7或8所述的汽車板落料系統(tǒng)，其特征是，所述的激光切割機(jī)為直角坐標(biāo)機(jī)器人形式。
10.如權(quán)利要求8所述的汽車板落料系統(tǒng)，其特征是，所述的激光切割機(jī)為直角坐標(biāo)機(jī)器人形式，可沿縱向、橫向運(yùn)動，二臺激光切割機(jī)在縱向有部分交叉工作區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車板落料方法及系統(tǒng)，其落料方法為首先，對汽車板片料進(jìn)行排料，按片料倍尺長度確定組料形狀、大小，并切割成組料；接著，根據(jù)組料需切除的廢料進(jìn)行襯板模的設(shè)計，襯板模上對應(yīng)廢料處鏤空形成落料孔，落料孔尺寸大于實際切割廢料落料的尺寸；然后，將組料放置至襯板模上；對組料按汽車板片料的形狀激光切割，切除的廢料通過襯板模的落料孔落到下部的廢料輸送帶上；切割好的片料進(jìn)行堆垛作業(yè)。本發(fā)明可以有效地對切割廢料處理，提高落料的效率。
文檔編號B23P23/06GK102452002SQ20101051588
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者喬俊良, 呂常青, 吳瑞珉, 楊賽丹, 潘勝波, 王玉明, 金成國, 金文海, 閻啟 申請人:上海寶鋼國際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易有限公司, 寶山鋼鐵股份有限公司