一种冲压钣金工厂薄平板材分张取码单元的制作方法

本发明涉及一种板材取码单元，具体是一种适用于冲压钣金工厂的薄平板材分张取码单元，属于冲压钣金技术装备领域。

背景技术：

钣金是一种针对金属薄板(通常厚度在6mm以下)的综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、折、焊接、铆接、拼接、成型(如汽车车身)等，其显著的特征就是同一零件厚度一致，通过钣金工业加工出的产品叫做钣金件，不同行业所指的钣金件一般不同，多用于组配时的称呼，通常，钣金件工厂最重要的三个步骤是剪、冲/切、折。

钣金件加工一般来说基本设备包括剪板机、数控冲床/激光、等离子、水射流切割机/复合机、折弯机以及各种辅助设备如开卷机、校平机、去毛刺机、点焊机等，目前加工设备大多已实现半自动化操作，但原材料的输入及产成品的输出环节、流转入库环节等依然大量采用人工操作。

针对外形结构规则的如led灯罩等薄平板类钣金件通常采用罗列摆放的方式进行码放以便于运输和清点数量，且通常需要进行涂抹润油脂进行防锈等特殊处理，如led灯罩的制作是采用将圆形薄平板灯罩半成品在辊压机床上一次辊压拔伸成型，辊压工序前需要涂抹润滑油脂以减少辊轮对圆形薄平板灯罩半成品表面的辊压损伤、保证成型后的外观质量，而油脂的使用易使罗列摆放的薄平板类钣金件半成品之间产生黏连、不易分离取出，通常是人工进行分离取码。

这种传统的人工取码操作的生产方式存在以下缺陷：

1.虽然冲压工序设备已实现自动化操作，但人工取码薄平板类钣金件半成品的方式造成总体设备自动化程度低、设备利用率低、产能低，且人工操作入库或转运手续较繁琐，效率低；

2.由于生产流水线上取码的速度要跟上流水线输送带的速度才能保证生产正常进行，因此操作人员劳动强度大，且人工抓取薄平钣金件半成品存在安全隐患，易造成安全事故；

3.人工取码操作中操作人员的责任心、情绪等人为因素对生产进度的影响较大，排序码放效率不稳定。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种冲压钣金工厂薄平板材分张取码单元，自动化程度较高，能够实现智能操作，提高生产效率的同时避免人工操作的安全隐患，特别适用于外形结构规则的薄平板类钣金件的自动取码。

为了实现上述目的，本冲压钣金工厂薄平板材分张取码单元包括抓取码放机械臂、码放托架、码放平台和电控装置；

所述的抓取码放机械臂包括机械臂和抓取码放机械手；机械臂至少包括x坐标驱动机构或y坐标驱动机构和z坐标驱动机构；抓取码放机械手安装在机械臂的末节，包括具有平面结构的抓取机构；

所述的码放托架包括架体和板材码放架；架体是框架结构，包括均布设置在底部的支撑腿；板材码放架是竖直设置的、具有码放空腔的桶型结构，桶型结构的底部固定安装在架体上，桶型结构的顶端设有水平设置的、卡套在桶型结构上的环形端口，桶型结构的内表面向上延伸与环形端口的上端面平齐，桶型结构的内表面形状与薄平板类钣金件的外形相同、且桶型结构的内表面尺寸与薄平板类钣金件的外形尺寸间隙配合；

所述的码放平台固定设置、且其上表面上设有工件定位机构和位置传感器，码放平台上还设有码放托架定位机构；

所述的电控装置包括工业控制计算机、工件位置反馈回路、定位抓取码放回路、推移分张回路和计数回路，工业控制计算机分别与码放平台上的位置传感器、机械臂、抓取码放机械手电连接。

作为本发明抓取码放机械手的抓取机构的一种实施方式，所述的抓取码放机械手的抓取机构是负压抓取机构，抓取机构的平面结构上设有负压孔，负压孔通过管路和负压控制控制阀组与负压源连接，所述的电控装置的工业控制计算机与负压控制控制阀组电连接。

作为本发明抓取码放机械手的抓取机构的另一种实施方式，所述的抓取码放机械手的抓取机构是电磁抓取机构，抓取机构的平面结构上设有电磁线圈，所述的电控装置的工业控制计算机与电磁线圈电连接。

作为本发明的优选方案，所述的码放平台上的工件定位机构包括基准定位立板和推移夹持定位立板；基准定位立板固定安装在码放平台上，基准定位立板的内侧立面是与薄平板类钣金件工件的外形基准面配合的基准面；推移夹持定位立板架设安装在码放平台上，推移夹持定位立板的内侧立面对应基准定位立板的内侧立面设置，推移夹持定位立板的外侧立面与伸缩控制部件连接，所述的电控装置的工业控制计算机与伸缩控制部件电连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的抓取码放机械手的抓取机构上还设有卡爪和卡爪水平伸缩控制机构，卡爪围绕抓取机构平面结构的几何中心设置为多个、且卡爪的底端面至抓取机构的平面结构之间的距离尺寸小于工件的厚度尺寸，所述的板材码放架22桶型结构的内表面上对应卡爪的位置设有竖直设置的、与卡爪宽度尺寸配合的卡槽，卡爪水平伸缩控制机构的伸缩行程与卡槽的深度尺寸配合，所述的电控装置的工业控制计算机与卡爪水平伸缩控制机构电连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的板材码放架设置为多个；所述的机械臂包括x坐标驱动机构、y坐标驱动机构和z坐标驱动机构。

作为本发明的进一步改进方案，所述的抓取码放机械手和机械臂的末节之间还设有c坐标驱动机构，所述的电控装置的工业控制计算机与c坐标驱动机构电连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的抓取码放机械手上还设有模式识别传感器，所述的电控装置还包括模式识别判断回路，工业控制计算机与模式识别传感器电连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的抓取码放机械手上还设有位移传感器，所述的电控装置的工业控制计算机与位移传感器电连接。

作为本发明的优选方案，所述的机械臂是门架式机械臂。

与现有技术相比，本冲压钣金工厂薄平板材分张取码单元由于采用微电脑控制的机械臂和抓取码放机械手将码放平台上的薄平板类钣金件顺序依次码放在板材码放架内、或将板材码放架内的薄平板类钣金件顺序依次码放在钣金加工设备上，完全采用电脑控制自动化操作，自动化操作可避免因操作人员责任心、情绪等人为因素对生产进度的影响，同时可免受操作人员操作技能熟练程度的限制，完全避免了人工操作存在的弊端；在将板材码放架内的薄平板类钣金件顺序依次进行抓取时由于工业控制计算机控制抓取码放机械手竖直上移至被抓取的工件的底平面至板材码放架的环形端口的上端面之间的距离尺寸小于工件的厚度尺寸的设定距离后工业控制计算机控制抓取码放机械手水平移动设定距离，因此既使第一件工件的底平面上黏连有第二件工件，抓取码放机械手平移过程中第二件工件即被板材码放架的环形端口的内表面阻挡重新落入板材码放架内，实现薄平板类钣金件的分张抓取，排序码放或顺序抓取效率较高，特别适用于外形结构规则的薄平板类钣金件的自动抓取与码放。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图；

图2是本发明抓取码放机械手抓取工件时的三维结构示意图；

图3是本发明码放平台的俯视结构示意图。

图中：1、抓取码放机械臂，11、机械臂，12、抓取码放机械手，2、码放托架，21、架体，22、板材码放架，3、码放平台。

具体实施方式

下面以led灯罩的薄平板类钣金件半成品为例结合附图对本发明做进一步说明(以下以水平左右方向为x坐标方向、水平前后方向为y坐标方向、竖直上下方向为z坐标方向、沿竖直上下方向为旋转轴旋转的方向为c坐标方向)。

自动化生产的核心是有序生产，即，排序是自动化生产中最至关重要的工作。

如图1所示，本冲压钣金工厂薄平板材分张取码单元包括抓取码放机械臂1、码放托架2、码放平台3和电控装置。

所述的抓取码放机械臂1包括机械臂11和抓取码放机械手12；机械臂11至少包括x坐标驱动机构或y坐标驱动机构和z坐标驱动机构；抓取码放机械手12安装在机械臂11的末节，包括具有平面结构的抓取机构，抓取机构可以对薄平板类钣金件进行贴合抓取。

所述的码放托架2包括架体21和板材码放架22；架体21是框架结构，包括均布设置在底部的支撑腿；板材码放架22是竖直设置的、具有码放空腔的桶型结构，桶型结构的底部固定安装在架体21上，桶型结构的顶端设有水平设置的、卡套在桶型结构上的环形端口，桶型结构的内表面向上延伸与环形端口的上端面平齐，桶型结构的内表面形状与led灯罩的圆形薄平板类钣金件半成品的外形相同、且桶型结构的内表面尺寸与led灯罩的圆形薄平板类钣金件半成品的外形尺寸间隙配合，led灯罩的圆形薄平板类钣金件半成品可以罗列呈层状码放在桶型结构的板材码放架22内。

所述的码放平台3固定设置、且其上表面上设有工件定位机构和位置传感器，码放平台3上还设有码放托架定位机构。

所述的电控装置包括工业控制计算机、工件位置反馈回路、定位抓取码放回路、推移分张回路和计数回路，工业控制计算机分别与码放平台3上的位置传感器、机械臂11、抓取码放机械手12电连接，工业控制计算机可以控制机械臂11和抓取码放机械手12抓取码放平台3上的led灯罩的圆形薄平板类钣金件半成品并顺序依次码放在板材码放架22内并计数、或抓取板材码放架22内的led灯罩的圆形薄平板类钣金件半成品并顺序依次码放在钣金加工设备上并计数。

本冲压钣金工厂薄平板材分张取码单元的工作原理：人工将码放托架2移动至码放平台3附近并通过码放平台3的码放托架定位机构定位在设定位置，或采用物流自动导引运输车移动至码放托架2的下方将码放托架2托起并托载着码放托架2移动至码放平台3附近并通过码放平台3的码放托架定位机构定位在设定位置，然后电控装置的工业控制计算机控制机械臂11和抓取码放机械手12坐标移动进行薄平板类钣金件半成品的抓取与码放。

需要将码放平台3上的led灯罩的圆形薄平板类钣金件半成品顺序依次码放在板材码放架22内时，工件位置反馈回路首先开始工作，led灯罩的圆形薄平板类钣金件半成品通过输送带依次传送至码放平台3上并通过码放平台3的工件定位机构进行位置定位后，码放平台3上的位置传感器反馈工件已就位的信息给工业控制计算机；定位抓取码放回路开始工作，工业控制计算机即发出指令控制机械臂11和抓取码放机械手12按照设定程序坐标移动使抓取码放机械手12移动至正对码放平台3上的第一件工件的几何中心的正上方设定位置，然后抓取码放机械手12竖直下移至抓取机构的平面结构与工件的上平面平齐的设定距离对工件进行抓取，计数回路同时工作进行工件计数；然后工业控制计算机发出指令控制机械臂11和抓取码放机械手12按照设定程序坐标移动使抓取码放机械手12抓取着工件移动至板材码放架22的正上方设定位置，然后抓取码放机械手12根据设定程序竖直下移伸入板材码放架22内部至设定距离，工业控制计算机再发出指令使抓取机构松开工件，工件即落入板材码放架22内部，机械臂11和抓取码放机械手12回到初始位置即完成第一件工件的抓取与码放，以此类推，直至计数回路反馈已码放数量至设定数值时即完成板材码放架22有效容积的码放，对码放托架2进行转运即可。

需要将板材码放架22内的led灯罩的圆形薄平板类钣金件半成品顺序依次码放在钣金加工设备上时，定位抓取码放回路开始工作，工业控制计算机发出指令控制机械臂11和抓取码放机械手12按照设定程序移动使抓取码放机械手12坐标移动至正对板材码放架22内表面几何中心的正上方设定位置，然后抓取码放机械手12根据设定程序竖直下移至抓取机构的平面结构与位于板材码放架22内的最上层第一件工件的上平面平齐的设定距离对工件进行抓取，计数回路同时工作进行工件计数；然后工业控制计算机发出指令控制机械臂11和抓取码放机械手12按照设定程序坐标移动使抓取码放机械手12竖直上移至设定距离，此时被抓取的工件的底平面至板材码放架22的环形端口的上端面之间的距离尺寸小于工件的厚度尺寸，然后工业控制计算机发出指令控制机械臂11和抓取码放机械手12按照设定程序坐标移动使抓取码放机械手12水平移动设定距离，此时既使第一件工件的底平面上黏连有第二件工件，抓取码放机械手12平移过程中第二件工件即被板材码放架22的环形端口的内表面阻挡重新落入板材码放架22内实现分张操作，然后工业控制计算机发出指令控制机械臂11和抓取码放机械手12按照设定程序坐标移动使抓取码放机械手12抓取着工件移动至钣金加工设备上的设定位置并松开工件，机械臂11和抓取码放机械手12回到初始位置即完成第一件工件的抓取、分张与码放，以此类推，直至计数回路反馈已抓取数量至设定数值时即完成板材码放架22内所有工件的抓取、分张与码放，对空载的码放托架2进行转运即可。

作为本发明抓取码放机械手12的抓取机构的一种实施方式，所述的抓取码放机械手12的抓取机构是负压抓取机构，抓取机构的平面结构上设有负压孔，负压孔通过管路和负压控制控制阀组与负压源连接，所述的电控装置的工业控制计算机与负压控制控制阀组电连接；工业控制计算机可以通过启闭负压控制控制阀组实现负压吸附环境的启闭。

针对铁质薄平板类钣金件，作为本发明抓取码放机械手12的抓取机构的另一种实施方式，所述的抓取码放机械手12的抓取机构是电磁抓取机构，抓取机构的平面结构上设有电磁线圈，所述的电控装置的工业控制计算机与电磁线圈电连接；工业控制计算机可以通过启闭电磁线圈实现电磁吸附环境的启闭。

所述的码放平台3上的工件定位机构可以采用导向移动定位的方式，也可以采用通过基准面夹持定位的方式，由于后者定位更准确，因此优选后者，即，作为本发明的优选方案，如图3所示，所述的码放平台3上的工件定位机构包括基准定位立板和推移夹持定位立板；基准定位立板固定安装在码放平台3上，基准定位立板的内侧立面是与薄平板类钣金件工件的外形基准面配合的基准面；推移夹持定位立板架设安装在码放平台3上，推移夹持定位立板的内侧立面对应基准定位立板的内侧立面设置，推移夹持定位立板的外侧立面与伸缩控制部件连接，所述的电控装置的工业控制计算机与伸缩控制部件电连接；工业控制计算机可以通过控制伸缩控制部件的伸缩可以实现推移夹持定位立板推动进入基准定位立板和推移夹持定位立板之间的薄平板类钣金件工件使薄平板类钣金件工件的外形基准面与基准定位立板的内侧立面贴合实现工件的准确基准面定位。

为了实现抓取码放机械手12更稳固地吸附抓取工件，作为本发明的进一步改进方案，如图2所示，所述的抓取码放机械手12的抓取机构上还设有卡爪和卡爪水平伸缩控制机构，卡爪围绕抓取机构平面结构的几何中心设置为多个、且卡爪的底端面至抓取机构的平面结构之间的距离尺寸小于工件的厚度尺寸，所述的板材码放架22桶型结构的内表面上对应卡爪的位置设有竖直设置的、与卡爪宽度尺寸配合的卡槽，卡爪水平伸缩控制机构的伸缩行程与卡槽的深度尺寸配合，所述的电控装置的工业控制计算机与卡爪水平伸缩控制机构电连接；抓取码放工件的过程中工业控制计算机可以通过控制卡爪水平伸缩控制机构的伸缩实现控制卡爪的小范围张开和合毕实现夹持工件，同时，先控制卡爪合毕夹持工件后再进行负压吸附可以对工件的吸附位置进行纠偏、保证在准确位置吸附工件，进而实现更稳固地吸附抓取工件。

为了进一步提高抓取码放效率，作为本发明的进一步改进方案，所述的板材码放架22设置为多个；所述的机械臂11包括x坐标驱动机构、y坐标驱动机构和z坐标驱动机构；抓取码放过程中工业控制计算机可以在完成一个板材码放架22的抓取码放后控制机械臂11移动至另一个板材码放架22进行抓取码放，进而实现提高抓取码放效率。

为了进一步实现灵活抓取，便于实现非圆形工件的码放角度的变化，作为本发明的进一步改进方案，所述的抓取码放机械手12和机械臂11的末节之间还设有c坐标驱动机构，所述的电控装置的工业控制计算机与c坐标驱动机构电连接；抓取码放机械手12可以在码放工件前通过c坐标驱动机构进行旋转平移，进而实现非圆形工件的码放角度的变化。

在吸附抓取薄平板类钣金件半成品前工业控制计算机可首先通过模式识别传感器和位移传感器根据设定程序对工件进行模式识别和抓取定位，进而实现准确定位吸附并抓取，从而实现准确位置的定位码放。

为了进一步实现抓取码放机械手12的准确抓取与码放，作为本发明的进一步改进方案，所述的抓取码放机械手12上还设有模式识别传感器，所述的电控装置还包括模式识别判断回路，工业控制计算机与模式识别传感器电连接；当抓取码放机械手12进行抓取或码放时模式识别判断回路首先开始工作，模式识别传感器采集薄平板类钣金件的顶端面信息、并通过与中央控制计算机内置的标准顶端面模型进行比较得出位置偏差量，中央控制计算机先根据偏差量对抓取码放机械手12的行位进行纠偏后再进行抓取或码放，进而实现更准确地抓取或码放。

为了实现更准确的模式识别，作为本发明的进一步改进方案，所述的抓取码放机械手12上还设有位移传感器，所述的电控装置的工业控制计算机与位移传感器电连接；工业控制计算机可以根据设定程序和位移传感器的反馈实现抓取码放机械手12对薄平板类钣金件的顶端面进行坐标移动步进逼近，进而实现模式传感器采集的数值进行数值逼近，从而可以根据曲线函数得到更精确的偏差数值、实现更准确的模式识别。

所述的机械臂11可以采用多关节集中控制机械臂，也可以采用框架式分体控制机械臂，或者采用delta机械臂等其他形式的机械臂，由于第一种方案的多关节机械臂和第三种方案的delta机械臂的控制是集中控制，其精准的坐标控制较复杂，需经过工业控制计算机大量的计算、软件控制程序复杂，且制造成本较高，电脑控制负担重，易出现故障；第二种方案采用分体控制，即几个坐标系分别控制，控制相对简单、直接，不易出现故障，因此优选第二种方案，即，作为本发明的优选方案，所述的机械臂11是门架式机械臂。

本冲压钣金工厂薄平板材分张取码单元是数字化控制单元、是数字总线工厂钣金件生产系统的一部分，可以与数字总线工厂的数字总线无缝连接实现集中数字化管理，不局限于上述的具体控制方式。

本冲压钣金工厂薄平板材分张取码单元由于采用微电脑控制的机械臂11和抓取码放机械手12将码放平台3上的薄平板类钣金件顺序依次码放在板材码放架22内、或将板材码放架22内的薄平板类钣金件顺序依次码放在钣金加工设备上，完全采用电脑控制自动化操作，自动化操作可避免因操作人员责任心、情绪等人为因素对生产进度的影响，同时可免受操作人员操作技能熟练程度的限制，完全避免了人工操作存在的弊端；在将板材码放架22内的薄平板类钣金件顺序依次进行抓取时由于工业控制计算机控制抓取码放机械手12竖直上移至被抓取的工件的底平面至板材码放架22的环形端口的上端面之间的距离尺寸小于工件的厚度尺寸的设定距离后工业控制计算机控制抓取码放机械手12水平移动设定距离，因此既使第一件工件的底平面上黏连有第二件工件，抓取码放机械手12平移过程中第二件工件即被板材码放架22的环形端口的内表面阻挡重新落入板材码放架22内，实现薄平板类钣金件的分张抓取，排序码放或顺序抓取效率较高，特别适用于外形结构规则的薄平板类钣金件的自动抓取与码放。