平板板料分张装置在自动化设备中的应用

黄 伟，孙斌，方亮，顾鸿顺，陆启宇

（1.江苏亚威机床股份有限公司，江苏 扬州 225200；2.江苏捷凯电力器材有限公司，江苏 扬州 225200）

0 引言

在数控板料冲压自动化生产中，上料系统的码料堆垛作为整个生产线的前置工序，直接影响加工的成败和效率。若上料过程中出现取双料或多料的情况，就会对冲压设备和模具造成损坏，引发加工停滞。因此，分张装置分离板料的成功率与稳定性，显得尤为重要。

1 板材分张需求

在机械制造行业，加工板材种类繁多，有钢板、铜板、铝板、不锈钢板、钛板、塑料板等。从材料特性来分类，可以分为磁性材料和非磁性材料；进一步从板厚大小来划分，又可以分为薄板和厚板。加工板材为了避免氧化，涂有防锈油，在叠放时板料之间会产生粘性及真空。这就增加了机械手吸盘取料时准确吸取单张板料的难度，造成了取料失败的结果。因此在吸取板料时需要分张装置对板料进行分张，不同材料对应的分张方法和要求也大不相同，适用性更广的分张装置才是更优的选择。

2 基本分张方法与常规市场应用

目前市场上常用的板料分张方法主要有磁力分张、气动分张、机械分张等。

2.1 磁力分张

磁力分张只适用于薄板或者面积小的磁性材料，它的工作原理是利用强力磁铁的磁化作用，使得同一侧的钢板同极磁化。根据同性相斥的原理，板材之间会产生排斥力，在排斥力的作用下板材之间会形成一定间隙，此时机械手吸盘就可以实现单张板料的抓取。如图1 所示。

图1 磁力分张应用实例

2.2 气动分张

气动分张通常采用气刀法，它的工作原理是压缩空气进入风刀高压腔，气流通过喷嘴后在气刀长度方向形成一张均衡的具有强冲击力的气流薄片，对着板材中间吹气，将板材分离。如图2 所示。但此方法所需能源消耗较大，且成功率不稳定。

图2 气刀法原理示意图

2.3 机械分张

机械分张是场合适用最广的分张方法，它不受材料磁性和板厚的限制，可适用于大多数板材的分张。它的原理是利用齿形板对料垛进行勾取，将料垛的最上层板料分离出来，再由机械手吸盘抓取走。此方法易造成钢板边缘被划伤。

瑞典BRODD 在气刀法和机械分张法基础上进行改进，采用空气式板材分离方法，研制出了一款同时适用于磁性和非磁性板料的分张器产品，可以处理扁平材料，钢板、铜板、铝板、钛板、塑料板，较之高压气刀系统更节能、耗气量更低。其在材料较多样的生产环境中具有优势。BRODD 分张器应用实例如图3 所示。

图3 BRODD 分张器应用实例图

3 设备与应用

3.1 活动刮板式分张装置

本公司基于机械分张原理，设计了一款刮板式板料分张装置，配合吸盘机械手，聚氨酯毛刷，扳边装置一起工作。

3.1.1 应用场合与对象

此刮板式板料分张装置，可应用在冲压单元上下料中。如图4 所示，板料整齐地堆放在码垛台车（103）上，工作时，机械手吸盘（102）吸附在板料上，扳边装置（101）在气缸作用下，对板材进行扳边，同时刮板式板料分张装置（104）对板材进行分张，最上方分张开的板材一侧挂在聚氨酯毛刷（105）上，最后机械手吸盘（102）将板材抓取走。

图4 刮板式板料分张装置应用图

3.1.2 结构组成

如图5 所示，刮板式板料分张装置由拉伸弹簧（201）、折弯支架（202）、连接垫板（203）、导向气缸（204）、气缸安装支座（205）、刮板（206）、销轴（207）、弹簧连接轴（208）组成。

图5 刮板式板料分张装置结构图

其中，导向气缸（204）通过紧固件装配在气缸安装支座（205）上，连接垫板（203）与导向气缸（204）活塞杆连接板连接，折弯支架（202）固定在连接垫板（203）上，刮板（206）在销轴（207）的连接配合下，与折弯支架（202）相连，两个弹簧连接轴（208）通过螺栓紧固件分别固定在折弯支架和刮板上，拉伸弹簧两端安装在弹簧连接轴（208）上，整个板料分张装置通过气缸安装支座（205）装配在吸盘架上表面处。

3.1.3 工作原理

工作时，首先机械手吸盘吸附在板料上，并缓慢抬升少量高度，接着分张装置的导向气缸开始工作，活塞杆作收缩运动，折弯支架与刮板随着活塞杆运行到堆垛板料侧边的上端位置。此时气缸上的接近开关给出监测信号，扳边装置开始对板料进行扳边的动作。刮板在与板料进行碰撞和接触后，会在弹簧拉力和板料作用力的作用下自动调整至与板料边部接触，且刮板与板料侧边作相互运动。因刮板前端接触面是密集锯齿面，板料侧边与锯齿面相碰撞，可以破坏板料间的粘性，使之分开，完成板料分张的工作。

经实践，本装置在实际自动化生产线中有几个非常明显的优点：1.通用性强，对于磁性板料与非磁性板料，以及薄板与厚板，都可以进行分张；2.稳定性高，通过刮板与板料侧边连续碰撞振动的方法进行分张，原理简单实用；3.在拉伸弹簧的作用下，刮板与板料侧边的相互作用力可调节，刮板的使用寿命更长，且此结构更换刮板也很方便。

3.2 吹气式扳边装置

本公司基于机械分张和气动分张原理，设计了一款吹气式板料分张装置。

3.2.1 应用场合与对象

此吹气式板料分张装置，可应用在折边单元上下料中。如图6 所示，板料整齐地堆放在输送支架部件（301）上，吸盘抓手（302）吸附在板料上，对板材进行扳边和分张，通过抓手移动组件（303）进行上料。如图7 所示，其中，吸盘抓手（302）包含左右两侧的吸盘底板（401），迷你气缸（402），波纹吸盘（405），可翻转底板（407），吊臂板（403），测厚装置（406），吹气式板料分张装置（404）。

图6 吹气式板料分张装置应用图

图7 吹气式板料分张装置结构总图

3.2.2 结构组成

如图8 所示，吹气式板料分张装置由气缸支撑板（501），行程开关（502），三轴气缸（503），过渡连接板（504），双耳环气缸支座（505），圆形气缸（506），单向节流阀（507），接近开关（508），气缸连接棒（509），吸盘底板（510），吹气接头（511），止转片（512），弹簧（513），吹气导杆（514），吹气夹（515），波纹吸盘（516），快插接头（517）以及其他紧固件组成。吹气式板料分张装置通过气缸支撑板（501）安装在吸盘抓手的可翻转底板（407）上。

图8 吹气式板料分张装置结构图

3.2.3 工作原理

工作时，吹气式板料分张装置先吸附在上料板材的边角处，吸着板材少量抬升50mm 左右，圆形气缸与三轴气缸联动工作，对板料进行扳边，圆形气缸带动吸盘底板和真空吸盘同时做向前抬升的组合运动，将板材的一角不停地向上扳动掀起。同时，吹气导杆处，高压气流对着板材间隙处进行4 次/s 频率的喷气，使板材产生震动，从而分离，完成板料分张的工作。

经自动化生产线的实际工作验证，本装置的分张功能可靠稳定，灵活性高，成本低，通用性强。