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機器人折彎單元改善钣金加工工藝的淺析（上）

機器人折彎模拟演示

針對用戶工件，工程師通過計算機模拟(圖7)，可以分析9刀折彎步序的工況情況，包括機床主參數開啟高度、行程、喉口和工作台的尺寸選擇以及上下模具形狀和配對組合情況，這樣對于設計和實際應用有着可行的理論基礎。

機器人折彎單元系統特點

⑴多品種生産，産品切換無需首片測試，無需編程示教，在10分鐘以内完成産品型号生産切換。

⑵無需專業技工，隻需學習能力強、願意鑽研的操作工。

圖7 機器人折彎模拟演示

⑶100%保證産品精度。

⑷世界一流品牌部件集成，确保系統安全可靠。

⑸布局合理，外觀大氣。

機器人折彎單元技術特點

設計研發

在機器人折彎單元設計研發中，一是要注重用戶個性化需求和定制化的特點，以客戶的需求為第一要務，在每個技術方案的制定中與客戶進行詳細的技術交流；二是對客戶提供的工件加工圖紙進行計算機模拟分析；三是對客戶的典型工件進行現場打樣試驗；四是對客戶的工件進行分類分析和數據處理。在确認上述程序性工作完成後，再進行技術方案的制定，在技術方案和方案圖得到客戶認可後就進行全面設計。

LAG機器人折彎單元在設計上采用先進的三維設計，在材料、結構、傳感器、實時補償、随動、激光角度測量、自動換模、自動換抓手、軟件及控制、參數化編程、離線編程、生産管理軟件和總線控制技術方面全部采用和選用國際一流軟硬件品牌。折彎機機身設計采用了目前世界上最先進的設計軟件和設計方法對機床進行結構力學分析，通過多年的設計經驗，我們完全掌握了折彎機的框架結構特征，對各受力點進行有限元分析，實現了對折彎機的側肩、上橫梁及下梁和下橫梁各結構點的力學分析，充分地保證了機床設計的合理性、可靠性和穩定性。

機器人折彎單元用最新的技術（軟件、硬件），打造智能化産品概念，在生産過程中可實時數據交換、實時補償和折彎跟蹤随動，提供最完善的産品技術和服務。通過其設計理念走國際大品牌産品研發的路子，其主要解決的問題及獲得的效果是：

⑴解決了钣金定制化生産的工藝難題，解決了如電梯行業：多産品，小批量（5件～10件）、多品種零件的快速切換生産問題。

⑵解決了産品質量不穩定、制件精度低，産品一緻性差的問題。

⑶解決了生産效率低，生産布局及工藝路線不合理的問題。

⑷解決了招工難，用人難，人力成本高，人工折彎勞動強度大的問題。

⑸提高了折彎精度及自動化程度，提高了企業智能制造的能力，增加了客戶參觀的視覺效果。

優質材料應用

LAG機器人折彎單元的折彎機機架承襲意大利钣金設備的用料特點，材料選用45#鋼或Q345B(圖8)，與國内同類産品機架采用Q235-A材料相比，具有很好的綜合機械性能，剛性好、強度高、穩定性好的特點。

圖8 機架應用優質材料

獨特的機架結構

傳統折彎機一般采用焊接式機架，包括左右立柱、下橫梁（工作台）、油箱和支撐方梁采用整體焊接結構。LAG機器人折彎單元中的折彎機機架沒有采用焊接機架結構，而是采用獨家的機架鉚接技術，下橫梁（工作台）與立柱之間采用高強度鋼螺栓緊固連接，這種柔性連結充分保證了機身在高強度載荷情況下，能極大程度地降低機架應力變形，保持機床精度的長久穩定性(圖9)。

圖9 獨特的機架結構

其結構特點：

⑴确保了機器無焊接應力變形。

⑵提高了機器裝配精度。

⑶提高了機器使用壽命。

⑷大幅提高了液壓補償精度。

傳感器技術(精密電位計)應用

為了保證高精度的钣金折彎，我們在折彎機的上橫梁（滑塊）和下橫梁（工作台）安裝了傳感器，在工作狀态時将上、下橫梁的變形量，實時準确地反饋到數控系統（PC），數控系統經過計算比對後，輸出相應的補償值驅動補償油缸進行動态補償，以獲得滿意的的制件精度。這項技術在國内同行中屬于獨家應用技術。

補償技術(獨家技術)

G-FLEX牆闆比例型變補償系統為一項專利補償技術，G-FLEX補償系統在折彎機上無論折彎條件随着闆材厚度、長度或折彎位置發生任何變化，都能保證每次折彎角度在全長内完全一緻，消除光栅尺的測量誤差，保證機器的精度。

G-CS自動撓補系統通過閉環控制，在闆厚一定的折彎情況下簡化了複雜的試折彎工作過程，即使折彎工件的長度不同，或者在折彎機的不同位置都能确保折彎出來的工件具有完全一緻的角度及直線度，無需人工幹預。可實現最高折彎精度，最好穩定性，可實時動态補償。

折彎随動技術

機器人折彎單元在折彎過程中，應對不同大小和闆厚的工件，可根據折彎機滑塊的運行速度進行自動跟随，自動調整。該技術由意大利LAG葛世專用機器人折彎應用軟件包LK-RBC-Rev4.0來實現(圖10)。

圖10 折彎随動技術

圖11 激光角度測量技術

圖12 機器人自動換抓手、換模技術

激光角度測量技術

AMS角度測量系統(圖11)通過閉環的激光角度在線測量系統，在機器人自動折彎過程中，AMS的自動應用程序及内置激光角度測量裝置的自動角度測量系統與G-CS系統配合工作，保證彎曲角精度。其主要特點為：

⑴通過激光在線檢測工件回彈後的折彎角度。

⑵受力檢測系統自動計算折彎回彈量。

⑶工件根據下模寬度的不同可自動調整進深。

⑷通過閉環的激光角度在線測量系統，保證折彎成品率達到99.5%以上。

機器人自動換抓手、換模技術

機器人自動換抓手、換模(圖12)是折彎機最先進的智能自動化操作技術，該技術由自動換模軟件、機器人和模具庫組成。當選配自動換模系統時，精密折彎中心從此可以全自動随機折彎小批次的不同産品。利用自動更換模具的功能，折彎機中的模具不再成為限制因素，可全程無人處理部件。機器人自動機械裝置的抓手更換模具的速度非常快，随時可折彎下批部件。

軟件及控制

在機器人折彎單元中應用了參數化編程、離線編程和生産管理軟件(圖13)，同時二次開發了折彎随動、自動換模、自動換抓手、柔性碼垛、實時補償、闆邊尋邊、柔性翻轉技術和總線控制技術。極大地滿足了各類客戶钣金折彎的技術和軟件需求。

圖13 軟件及控制

結束語

通過上述機器人折彎單元改善钣金加工工藝的淺析,我們發現該技術能夠提高并改善傳統折彎技術和工藝,能夠提高兩倍的生産效率,能夠實現安全無人化操作,能夠減少原來用工的90%,能夠解決用戶存在的钣金加工瓶頸問題,這就是钣金工業智能制造的優勢。

——摘自《钣金與制作》 2019年第9期

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