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  • 關注 | 鈑金折彎:自動化“新牌局”

    導語 就像很多業內人士一直強調的:在某些特定的領域,國產機器人有機會實現“彎道超車”或者說可以比國外品牌做得更好,這一想法正不斷被一些國內領軍企業實踐并證實。比如金屬成形折彎,埃斯頓機器人甚至已經成為行業首選。

     

             談到細分應用領域,從前幾年開始,工業機器人在焊接、噴涂、碼垛等領域的應用逐漸成熟,案例漸增,在折彎方面的應用相對較少,事實上,折彎是一種應用廣泛又有一定危險性的工藝,其市場前景蔚為可觀。

             鈑金加工行業經歷了2018年的市場寒冬,市場變化帶來行業的求變,同時也帶來了自動化的新契機,而折彎作為其重要的工序,引來越來越多企業進入或者加速布局,正形成新的市場牌局。

             折彎自動化破鈑金加工“瓶頸”

             20世紀70年代末,以軍工行業引進德國通快數控沖壓設備作為開端,我國鈑金加工業開始起步。

             20世紀80年代,紡機、高低壓配電行業大規模引進數控轉塔沖床、數控折彎機、數控剪板機、直角剪所謂“四大件”,建立起來現代鈑金制造行業標準。

             發展到今天,新技術、新工藝不斷的產生、發展,帶來了鈑金加工行業巨大的變化。2018年,不少鈑金工廠都深感市場寒冬,步履艱辛,多品種、小批量、定制化、高質量、短交期、制造成本降低的壓力接踵而至,在再加上龐大的終端市場需求,倒逼著鈑金終端企業在管理與技術革新上做出改變。

             2019年,鈑金行業依舊面臨著巨大的市場機遇與挑戰。鈑金加工傳統技術和工藝難以適應新市場環境,亟需提高加工工藝,擴大規模,所以促進鈑金加工向機械自動化的趨勢發展是必然之舉。

             而在鈑金加工中,折彎工序仍被作為“瓶頸工序”,嚴重影響到鈑金前加工單元上下工序間的節拍平衡,俗話說“瓶頸工序決定最大產能”,如何消除瓶頸并提高折彎工序的生產效率顯得尤為重要。

             折彎工序在整個鈑金加工工藝流程中起到承上啟下的重要作用,折彎工藝的好壞,直接影響到產品的最終尺寸及外觀。此外,折彎工序在鈑金加工環節中較其他機加工工序而言,對員工的操作技能提出了較高的要求,操作工技能水平的高低,經驗豐富與否將直接體現到折彎機的有效稼動率。                          

             鈑金折彎自動化大有可為

             “目前鈑金加工行業自動化程度還不是很高,主要是自動折彎、壓鉚程度不高。”福建渃博特自動化設備有限公司總經理翁偉表示,渃博特是專門針對鈑金折彎進行自動化系統集成的企業。

             在金屬鈑金折彎成形過程中,傳統作業時每臺折彎機均需要配備一名操作者。由于各行各業對產品的品種要求繁多、數量巨大,且折彎機屬于危險類別較高的生產設備,安全隱患也比較大,此道生產工序愈發成為一項繁重危險度較高的體力工作,所以用機器人替代人工作業也逐漸成為必然發展趨勢。

             與人工相比較,折彎機器人的優勢體現在效率、安全和質量三個方面,前兩個方面優勢顯而易見,質量上的優勢主要體現在兩個方面:一是折彎機器人的定位精準,重復性好;二是良好的夾持效果杜絕了皺紋,這是因為人工要用雙手托著工件做跟隨動作,但兩手必有先后,工件受力不勻容易產生皺紋。

             在當今生產制造業領域,鈑金折彎成形已經滲透到諸多行業,如汽車、家電、電氣、廚具、電子及消費品等。

             在國內,一些大型的電氣柜、家電的生產制造企業已將機器人折彎應用到實際的生產作業中,但仍有更多的金屬鈑金制造企業尚未實現或正在籌劃這一環節的自動化應用方案。

             對于很多中小企業來說,其所生產的產品規格不固定、產量偏少且不穩定,折彎機需要經常更換及調整上下模刀口導致基準位置發生變化,機器人就需要反復校準,使得機器人作業的優勢不能充分體現,機器人自動化折彎系統在這些企業中未得到廣泛推行實施。值得肯定的是,未來隨著機器人智能化、柔性化的提升,這些企業也將逐步成為機器人應用的潛在客戶。

             新牌局

             “目前埃斯頓的折彎機器人在全球是最好的”此前,在接受采訪時,埃斯頓集團執行總裁諸春華說。基于埃斯頓在鈑金行業20多年的積累和沉淀,在對于工藝的充分理解下,埃斯頓的折彎機器人目前已經占據市場的半壁江山。

             埃斯頓利用自身在金屬成形機床行業的天然優勢,定制了折彎機器人,具有計算機自動編程、智能化自動對準、自動跟隨等功能。能夠滿足大部分鈑金折彎應用需求,與國內外折彎機龍頭廠家都有合作。

             國外品牌中,除了ABB、KUKA、安川、發那科以外,柯馬、川崎等廠家也提供帶有折彎跟隨功能的機器人。

             ABB IRB 6660折彎機器人主要目標是為壓機管理應用提供更快的機器人解決方案;KUKA KR 150-2機器人可以與折彎中心形成機器人折彎工作站;安川Motoman 雙臂機器人也被應用在折彎工藝中。

             2019年伊始,翠峰科技攜手川崎機器人全新推出川崎RS全系列折彎機器人,多種版本全面上線,可滿足多種客戶需求。

             近兩年,在細分領域突圍的指導思想下,國產機器人企業也開始相繼進入和布局折彎機器人,其中機器人本體企業包括配天機器人、錢江機器人以及新時達等,當然,在本體企業背后,還有一部分系統集成商,其中就包括凱爾達機器人、翠峰科技、渃博特自動化等。

             配天機器人鈑金折彎工作站從機器人本體、控制系統、機器人用的電機及驅動器、折彎功能包,全是配天自主研發。

             在前段時間舉辦的深圳機械展上,新時達SR85B折彎專用機器人正式亮相,作為其向細分市場自動化解決方案推進的一大步。

             難點與突破點

             翁偉表示,機器人折彎的難點主要在于機器人要配合相關的工具工件隨動以及保證運動過程中的精度,為此,各企業都圍繞這兩個方面進行技術突破。

             埃斯頓利用自己在機器人控制系統與機床數控系統的技術和平臺,實現無縫連接,開發折彎軟件包,對折彎過程中機器人托料實現閉環控制。在不同折彎速度下,機器人實現自動匹配的完全跟蹤,折彎示教時間從過去2-3天縮短到2-3小時。

             FANUC機器人鈑金折彎系統采用的正是最新開發的折彎軟件包,能夠通過FANUC直線跟蹤技術實現機器人與折彎機跟隨進行同步動作,提高工件的折彎精度。

             配天機器人根據折彎刀的移動托著板材同步運動,避免折彎過程中由于重力作用導致的板材變形和折彎質量差的問題,折彎機器人精確地實時跟隨折彎機的折彎進給速度和軌跡,大大提高折彎精度和效率。

             新時達折彎機器人通過前期對折彎坐標系的標定,加上軟件包的折彎軌跡跟蹤功能和補償角度的運算,使得折彎時機器人可以自動跟隨折彎刀模壓合的力度軌跡的變化而變化。

             與弧焊、點焊、噴涂相比較,折彎操作會改變工件形狀,幾乎每次折彎都會改變夾具和折彎線之間的距離,再加上每次折彎的角度和方向也不相同,因此必須重新計算機器人的路徑,而且,由于工件不斷變形,避碰難度也提高了。總之,折彎機器人的程序非常繁復,如果人工編程的話,機器人的優勢會大大削弱,小批量生產時,尤其如此,唯一的出路是用軟件輔助編程,因此軟件的突破非常關鍵。

             基于埃斯頓對折彎機、折彎數控系統、折彎工藝的了解,結合擁有自主工業機器人的優勢,埃斯頓開發了《Smart Robot Bending》,經過不斷的實踐和完善,目前4.0版本即將推出,據埃斯頓鈑金事業部負責人馬玉楠介紹,4.0版本在產品易用性和速度上做了進一步提升。

             2018年12月,FANUC推出了一種靈活的機器人柔性伺服折彎系統。該系統主要針對的是小批量、多品種鈑金件的柔性生產,能夠實現1200X600mm以內不同鈑金產品的混線生產;該系統采用新型的生產方式,通過MES生產管理系統進行實時的生產管理與監控,操作者只要完成生產任務的制定,即可實現24小時的無人化生產

             在推出折彎機器人新品的同時,翠峰科技還與川崎機器人聯合開發了機器人折彎軟件【K-Bending】,并被授予該軟件獨家代理權。事實上,早在2013年,翠峰科技就聯合柯馬開發了基于conveyor tracking的機器人折彎系統,并于2015年底完成測試,在2017年為數家客戶成功安裝了多臺折彎機器人。

             而配天自主開發的機器人折彎功能包,實現AIR20機器人與折彎機聯動,機器人按運動指令跟隨鈑金同步運動;凱爾達機器人研發的鈑金折彎系統適用于多種金屬材料的應用集成,該鈑金折彎系統操作簡單、環保節能、空間利用率高。

             有業內人士指出,折彎機器人技術已趨成熟,今后的改進方向之一是夾具(包括翻面架),來實現夾具的通用化,但最主要的改進還是在軟件方面,比如路徑規劃問題,根據不同的標準,如增加產量、提高質量乃至降低功耗,會產生不同的路徑優化策略。

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