专利名称：一种汽车板落料方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车制造技术，特别涉及一种汽车板落料方法及系统。
背景技术：
传统的汽车板落料采用模具落料，其设备组成包括输送单元、压机单元和堆垛单元。简单的料片形状(如长方形、梯形及弧形)可采用摆切方式，复杂曲线的料片采用模具落料。落料线需要根据车型的料片大小形状配置不同的落料模具，通过更换模具生产不同的料片。汽车板落料线作业效率非常高，在400万片 600万片/每年。按3800小时每年计算，平均每分钟约为25片。随着大功率激光技术近年来的迅猛发展，许多院所及厂商开始研究基于光纤激光器用于汽车板落料技术。美国AUTOMATIC FEED与法国AIRLIDUILD公司在公开信息发布了基于激光切割的汽车板落料技术。美国AUTOMATIC FEED公司的技术方案基于激光技术提出二种落料模式一种带卷连续进给落料，一种是步进落料。1、板带连续进给落料对片料进行排料，根据设置的激光切割头的数量n，根据作业均衡原则将单件片料切割线分成η份；板带进入第一个切割作业区域时，切割片料的第一部分线段或曲线，如半圆；板带进入第二个切割作业区域时，切割片料的第二部分线段或曲线，如另半个圆。圆废料落到下部的废料带上；板带进入第三个切割作业区域时，切割片料的第三部分线段或曲线；边部废料落到下部的废料带上；板带进入第四个切割作业区域时，切割片料的第四部分线段或曲线。边部废料落到下部的废料带上；板带通过夹持驱动辊后，第五台切割头横向切割，使片料之间的最后连接部分切开；片料进入垛料区域，并堆垛。2、步进落料对片料进行排料；成组切料，并运送至切割工位；组料进入切割区域，并停止；切割工位前后二组传送辊纵向调整至切割废料形状；片料的第一个区域切割完成，废料落入废料传送带；板带前进至片料的第二切割区域并停止；切割工位前后二组传送辊纵向调整至切割废料形状；片料的第二个区域切割完成，废料落入废料传送带；板带前进至片料的第三切割区域并停止；切割工位前后二组传送辊纵向调整至切割废料形状；片料的第三个区域切割完成，废料落入废料传送带；单各片料切割完成后，通过输送装置进入堆垛区域。 后续板带同样切割。另外，AIR LIQUILD公司提出了一种板带横向支撑调整的废料落料方案。AUTOMATIC FEED公司与AIR LIQUILD公司二家联合提出了一种步进激光落料的技术方案，总体采用AIR LIQUILD公司布置方案，废料处理采用AUTOMATIC FEED公司的纵向调整方案。该方案采用带第七轴的3台机器人搬运成组料和成品料片、并堆垛料片。设置 5台激光切割单元，其中二台为成组片的切割，另三台为单片料分区域的切割。此外还有二个工位作为缓冲倒料工位。
传统摆剪模落料为板带前端无夹持固定，后端夹棍步进输送的作业方式。板带底部为轮式支撑方式，落料作业时采用回程止锁装置。AUTOMATIC FEED公司提出的连续落料的板带输送方式，在落料切割区域前后端有夹送辊，板带按设定速度在该区域连续进给。板带下部有废料输送装置，切割的废料落到传送带上。最后一刀切断在后端夹送辊之后。该送料方式的技术难点有下面几个方面1.基于速度控制策略的形状切割对尺寸与形状误差有要求的切割作业采用的是位移控制策略，这样能确保切割形状的几何精度要求。AUTOMATIC FEED的连续落料采用的速度控制策略，其基于夹送板带运行速度精准，直角坐标的切割机器人按设定的轨迹及速度进行切割作业。夹送辊及其板带速度的偏差将带来切割形状的误差，切缝无法对接，废料不能脱落。由于多台切割机同时作业，即使采用板带测速装置(如激光测速仪)，也比较难确保多台设备切割作业的切缝对接。2.三台设备线速度相同，AUTOMATIC FEED的方案要求板带夹送辊速度、夹送辊前后二台支撑板带针式循环传送带按同样速度运行，否则传送带上的针式支撑会划伤板带。3.针式支撑输送链上的针，一是易切坏，二是切割的小废料易卡在输送带上。4.切割区域的板形无法保证连续送料与切割时，板带在切割区域的状态。该方案有三段切割区域加上夹送辊之后的切断区域，各区域切割片料的不同区域。板带处于有夹送有张力的状态，但板带不同区段的横向张力差异很大，板形无法保证，影响切割的质量。切割作业时，切割头与板面距离 0. 5mm Imm05.后夹送辊过料困难连续送料与切割时，板料过后夹送辊时，不仅容易拉伤夹送辊，而且会导致卡料甚至断带。6.板带走偏对形状切割的影响板带通过夹送辊输送，且间距在IOm以上，板带的走偏将导致切割作业的批量废品。所以该方案必须有纠偏对中装置。7.切缝对接精度要求高由于料片为多套切割机在不同区域中切割完成，所以后工序的切割机作业需要与前工序的切缝对接，以确保废料脱落。由于在板带移动过程对接切缝，对夹送辊运动与直角坐标机器人运动进度以及板形提出非常高的要求，实现的技术与设备代价很高。8.相对运动情况下的片料切割轨迹虽然切割设备为直角坐标3自由度的机器人，但由于板带单方向运动，料片切割轨迹难于实现或需要大量的空行程来保证。9.单台切割机故障会导致产线停产由于采用了多套切割机对同一片料不同区域进行切割的策略，当其中一台切割设备故障时会影响整条产线的作业。如需在单套切割机故障时完成产线的切割作业，必须采用复杂的切割控制策略及硬件技术来实现异常情况下的切割作业。AUTOMATIC FEED公司与AIR LIQUILD公司联合提出的汽车板激光步进落料方案较AUTOMATIC FEED公司提出的连续落料方案的技术可行性强很多。该步进落料的技术难点在于废料的落料及产线单位时间产量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车板落料方法及系统，可以有效地对切割废料处理，提高落料的效率。为达到上述目的，本发明的技术方案是汽车板落料方法，首先，对汽车板片料进行排料，按片料倍尺长度确定组料形状、 大小，并切割成组料；接着，根据组料需切除的废料进行衬板模的设计，衬板模上对应废料处镂空形成落料孔，落料孔尺寸大于实际切割废料落料的尺寸；然后，将组料放置至衬板模上；对组料按汽车板片料的形状激光切割，切除的废料通过衬板模的落料孔落到下部的废料输送带上；切割好的片料进行堆垛作业。进一步，组料切割后，由搬运机器人将组料从组料输送链上搬运至切割工作单元的衬板模上；切割工作单元的切割设备进行片料的切割作业，切除的废料从衬板模的落料孔中落到下部废料导槽，并滑落到废料运输带上；在单片料切割完成后，由堆垛机器人分别对切割好的片料进行堆垛作业。另外，衬板模设计为4片片料一组，或根据产线的作业长度设计为6片一组。又，组料输送链两侧各一台搬运机器人，搬运机器人两侧各设两个切割工作单元； 各切割工作单元的侧边设堆垛机器人。所述的搬运机器人采用真空吸盘方式进行拾取和放置组料。所述的衬板模直接在切割工作单元上切割加工，并定位。本发明的汽车板落料系统，其包括，组料输送链；至少一台搬运机器人，设置于组料输送链一侧；至少一切割工作单元，位于搬运机器人一侧；切割工作单元设至少一台激光切割机；切割工作单元的侧边设堆垛机器人；衬板模，设置于切割工作单元，衬板模上对应废料处镂空形成落料孔，落料孔尺寸大于实际切割废料落料的尺寸；切割工作单元的衬板模下部设置有废料溜槽，对应废料溜槽还设废料输送带。进一步，所述的组料输送链两侧各设一台搬运机器人，搬运机器人两侧各设两个切割工作单元，形成4个切割工作单元；每个切割工作单元设二台激光切割机，每个切割工作单元的侧边设2台堆垛机器人。所述的激光切割机为直角坐标机器人形式，可沿纵向、横向运动，二台激光切割机在纵向有部分交叉工作区域。本发明的优点在于本发明采用激光切割废料的剔除方式，不同于AUTOMATIC FEED和AIR LIQUILD 公司的连续和步进落料方式，片料输送链无需携带废料或不用动态调整伸缩接料输送链长度，其通过片料衬板模进行废料去除。本发明采用单台直角坐标机器人完成单片料的切割作业，避免了 AUTOMATICFEED和AIR LIQUILD公司落料方案的切缝对接与切割精度带来的各种问题。本发明具灵活性和独立性，其中单套切割设备的故障不影响整条产线的作业，仅需将故障切割设备自动或手动开出切割区域即可。
图1为本发明汽车板落料系统一实施例的俯视图。图2为本发明一实施例的立体示意图。图3为图2的侧视图。图4为本发明衬板模的示意图。
具体实施例方式参见图1 图4，本发明的一个实施例。在本实施例中，本发明的汽车板落料系统， 其包括，组料输送链1 ；两台搬运机器人2、3，设置于组料输送链1 一侧；四个切割工作单元
5、5’、5”、5’”，位于搬运机器人2、3—侧；切割工作单元5(以切割工作单元5为例，其他切割工作单元相同)设两台激光切割机6、6’ ；切割工作单元5 (以切割工作单元5为例，下同) 的侧边设2台堆垛机器人7、7’ ；衬板模8，设置于切割工作单元5，衬板模8上对应废料处镂空形成落料孔81，落料孔尺寸大于实际切割废料落料的尺寸；按片料进行排料形成组料 4放置于衬板模8上；切割工作单元5的衬板模8下部设置有废料溜槽9，对应废料溜槽9 还设废料输送带10。所述的激光切割机6、6’为直角坐标机器人形式，可沿纵向、横向运动，二台切割机
6、6’在纵向有部分交叉工作区域。按片料成组排料实际情况，切割组料。本实施例中为通用汽车D06后门内板薄板片料组料情况，该组料4含四块套接片料11。衬板模8按四张套接片料11的排布进行设计，根据组料需切除的废料进行衬板模的设计，衬板模8上对应废料处镂空形成落料孔81。该衬板模可直接在切割单元上切割加工，并定位。切割完的落料孔需要进行处理，便于落料。落料孔尺寸大于实际切割废料落料的尺寸。组料通过组料输送链1运送至设定位置，供两台搬运机器人2、3取料。两台搬运机器人2、3根据作业策略依次取料分别放置到四个切割工作单元5、5’、5”、5’ ”的衬板模上并定位。搬运机器人2、3采用真空吸盘方式进行拾取和放置组料。每个切割工作单元5包括切割单元的基础台架51、衬板模8、二台直角坐标机器人形式的激光切割机6、6’。二台直角坐标机器人形式的激光切割机作业纵向工作行程覆盖二张片料切割区域。二台切割机在纵向有部分交叉工作区域。每个切割工作单元配置一套堆垛单元。每个堆垛单元包括二台堆垛机器人和二个垛位、四个垛位或六个垛位。堆垛机器人采用真空吸盘拾取方式。堆垛策略为大件可采用单件真空拾取堆垛；小件采用多件拾取堆垛方式，吸盘位置可动态调整，并分垛堆料；切割作业的同时进行成品拾取堆垛作业，即切割完成机器人就可拾取并堆垛。激光切割落料的作业流程如下搬运机器人2从组料输送链1抓取第一块组料4，运送并放置到切割工作单元5的衬板模8上。放料时激光切割机6、6’在切割基础台架51的二侧；
激光切割机6、6’根据预设定切割策略及作业轨迹开始组料的切割作业；二台激光切割机6、6’同方向作业，一台从基础台架的端部开始，另一台从基础台架的中部开始。激光切割机6、6’作业量均衡，单块片料由单台激光切割机完成，拼焊边一次走刀切出；第二块组料到达搬运机器人拾取位后，搬运机器人3拾取第二块组料，运送并放置到切割工作单元5”的衬板模上。切割工作单元5”二台激光切割机根据预设定切割策略及作业轨迹开始组料的切割作业；第三块组料到达搬运机器人拾取位后，搬运机器人2拾取第三块组料，运送并放置到切割工作单元5’的衬板模上。切割工作单元5’的二台激光切割机根据预设定切割策略及作业轨迹开始组料的切割作业；第四块组料到达搬运机器人拾取位后，搬运机器人3拾取第四块组料，运送并放置到切割工作单元5’ ”的衬板模上。切割工作单元5’ ”的二台切割机根据预设定切割策略及作业轨迹开始组料的切割作业；各切割工作单元在单张片料或多张片料切割完成后，相应的堆垛机器人如对应切割工作单元5的堆垛机器人7、7’进行拾取堆垛作业。当切割工作单元5切割作业与堆垛作业完成后，激光切割机6、6’分别运行至切割基础台架的二端。搬运机器人2将第五块组料运至切割工作单元5衬板模上，激光切割机 6、6’切割机开始切割作业。如此循环往复，第六块组料运至切割工作单元5” ；第七块组料运至切割工作单元 5’ ；第八块组料运至切割工作单元5’”。本发明由于采用组料输送链两侧布置切割工作单元，并配合搬运机器人、堆垛机器人，使整条产线具灵活性和独立性，单套切割设备的故障不影响整条产线的作业，仅需将故障切割设备自动或手动开出切割区域即可。
权利要求
1.汽车板落料方法，首先，对汽车板片料进行排料，按片料倍尺长度确定组料形状、大小，并切割成组料；接着，根据组料需切除的废料进行衬板模的设计，衬板模上对应废料处镂空形成落料孔，落料孔尺寸大于实际切割废料落料的尺寸；然后，将组料放置至衬板模上；对组料按汽车板片料的形状激光切割，切除的废料通过衬板模的落料孔落到下部的废料输送带上；切割好的片料进行堆垛作业。
2.如权利要求1所述的汽车板落料方法，其特征是，组料切割后，由搬运机器人将组料从组料输送链上搬运至切割工作单元的衬板模上；切割工作单元的切割设备进行片料的切割作业，切除的废料从衬板模的落料孔中落到下部废料导槽，并滑落到废料运输带上；在单片料切割完成后，由堆垛机器人分别对切割好的片料进行堆垛作业。
3.如权利要求1或2所述的汽车板落料方法，其特征是，衬板模设计为4片片料一组， 或根据产线的作业长度设计为6片一组。
4.如权利要求2所述的汽车板落料方法，其特征是，组料输送链两侧各一台搬运机器人，搬运机器人两侧各设两个切割工作单元；各切割工作单元的侧边设堆垛机器人。
5.如权利要求1或2或4所述的汽车板落料方法，其特征是，所述的搬运机器人采用真空吸盘方式进行拾取和放置组料。
6.如权利要求1或2所述的汽车板落料方法，其特征是，所述的衬板模直接在切割工作单元上切割加工，并定位。
7.汽车板落料系统，其特征是，包括，组料输送链；至少一台搬运机器人，设置于组料输送链一侧；至少一切割工作单元，位于搬运机器人一侧；切割工作单元设至少一台激光切割机； 切割工作单元的侧边设堆垛机器人；衬板模，设置于切割工作单元，衬板模上对应废料处镂空形成落料孔，落料孔尺寸大于实际切割废料落料的尺寸；切割工作单元的衬板模下部设置有废料溜槽，对应废料溜槽还设废料输送带。
8.如权利要求7所述的汽车板落料系统，其特征是，所述的组料输送链两侧各设一台搬运机器人，搬运机器人两侧各设两个切割工作单元，形成4个切割工作单元；每个切割工作单元设二台激光切割机，每个切割工作单元的侧边设2台堆垛机器人。
9.如权利要求7或8所述的汽车板落料系统，其特征是，所述的激光切割机为直角坐标机器人形式。
10.如权利要求8所述的汽车板落料系统，其特征是，所述的激光切割机为直角坐标机器人形式，可沿纵向、横向运动，二台激光切割机在纵向有部分交叉工作区域。
全文摘要
本发明公开了一种汽车板落料方法及系统，其落料方法为首先，对汽车板片料进行排料，按片料倍尺长度确定组料形状、大小，并切割成组料；接着，根据组料需切除的废料进行衬板模的设计，衬板模上对应废料处镂空形成落料孔，落料孔尺寸大于实际切割废料落料的尺寸；然后，将组料放置至衬板模上；对组料按汽车板片料的形状激光切割，切除的废料通过衬板模的落料孔落到下部的废料输送带上；切割好的片料进行堆垛作业。本发明可以有效地对切割废料处理，提高落料的效率。
文档编号B23P23/06GK102452002SQ20101051588
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者乔俊良, 吕常青, 吴瑞珉, 杨赛丹, 潘胜波, 王玉明, 金成国, 金文海, 阎启 申请人:上海宝钢国际经济贸易有限公司, 宝山钢铁股份有限公司