机械手抓取与检测板件系统的改进

摘要：阐述了在汽车制造冲压工艺中，当机械手为压力机自动化上下料时，对自动抓取和检测板件系统的一种技术改进，针对设备现状进行分析研究，基于现场综合需求对真空发生器和负压真空度检测进行调试实现相关功能。通过本文介绍可以为气动技术类搬运设备的改进、维护保养等提供思路和帮助。

关键词： 机械手、抓取与检测板件、真空发生器、负压真空度

1  前言

汽车制造冲压工艺是由压力机带动模具对板件进行冲压作业，常见模具设计决定每一板件从开始到成型一般要经过四到六次冲压，所以常见的生产线是由多台压力机以串联方式组成，板件按照工艺顺序依次经过各台压力机。早期是靠人工在各台压力机之间上下料，后来随着工业机器人的普及和以GUDEL品牌机械手为代表的自动化设备出现，逐步取代了人工上下料，大大提升了安全保障和生产效率;

基于此，这些自动化上下料设备需要完成对板件的自动抓取和检测，抓取技术较常见的是用气动系统，此外还有电磁吸附技术等;检测技术较常见的有电磁开关接触板件来完成，或利用气动系统的负压真空度检测等。本文主要以GUDEL品牌单臂机械手为例，介绍关于抓取和检测系统基于现场综合需求的一种技术改进。

2改进前设计原理及缺陷

改进前抓取原理为：抓取工具称为端拾器，由铝合金杆和气管、吸盘等组成，由统一的电磁阀组和多个真空发生器分散在每一吸盘处形成真空以抓取板件;检测原理为：电磁开关置于端拾器上，随着端拾器吸放板件以接触和脱离板件的方式进行检测。

2.1抓取系统分析

机械手接近抓料点时吸气，吸附并检测到板件后搬运到放料点，放气后得到无板件信号返回原点，依次循环。用PLC控制电磁阀组根据伯努利气动原理完成吸放气。吸放功能要靠多组气路，比较复杂。

2.2检测系统分析

汽车板件有多种，如顶盖、发动机盖等，所以端拾器也对应多种，每生产完一种板件，更换模具同时还需要更换端拾器以生产下一种。机械手本体有供端拾器拔插的公用底座，检测板件的电磁开关位于端拾器上，其信号线路跟随端拾器与底座间拔插，不可避免有过度接头。在上下料过程中如该信号出现异常，机械手会马上报警并停线。

2.3两套系统设计缺陷总结

1.分散式真空发生器逻辑复杂，数量多，结构易损，电气路需到末端，需随机械手旋转，配套件多。主要有密封圈、接头、线束、拖链、固定板等，大端拾器吸盘多时尤为明显。

2.长期操作导致过度接头接触不良，故障率高，经常需要人工盯线以防止压坏设备或模具等，容易造成人员疲劳。

3抓取系统改进过程

硬件方面采用简捷逻辑，气源不经电磁阀组直接供给真空发生器进气口，出气口用一根气管到底，吸放功能都集成到该气管上。末端连接吸盘用普通铝块即可，气路供所有吸盘共用。电气接线方面根据吸放逻辑简化24V控制线路。程序方面根据信号变化修改，吸件信号用功能块图取反，放件信号增加TOF指令等。

改进后抓取板件灵敏度提高，冲压工艺重复定位精度高，接触位置一般不发生变化，一次性调试成功可持续使用，并能及时获悉吸盘破损。

4检测系统改进过程

硬件方面拆除原检测系统，当吸盘接触到板件时真空度达到设置值时信号产生，相当于电磁开关接触并检测到有板件;当吸盘释放板件后真空度下降，相当于电磁开关脱离板件并检测到信号变化。

设置真空度检测值时需兼顾多个工艺点，不能过高或过低。满足全部工艺点的条件主要有：1、工厂气压无大波动;2、负载无漏气;3、负压检测设置为0.5-0.6bar;4、迟滞设置为最小;5、气路无堵塞;6、其他。

综上所述，本改进删繁就简、安全实用，降低维护成本每年5万元左右，是基于现场综合需求技术改进比较成功的范例。

参考文献：

[1] 李新德.气动元件与系统[M].北京：中国电力出版社，2015.

[2] 王春生.冲压工艺设备的技术进步与发展[J].机械工人（热加工），2006.

作者簡介：

夏传江（1987～）男，山东临沂人;东北林业大学，自动化专业;上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司制造科冲压设备工程师;研究方向：机电一体化。