模具庫(kù)快速換模系統(tǒng)介紹

主要用途

生產(chǎn)線體快速換模系統(tǒng)用于沖壓生產(chǎn)線區(qū)域與模具庫(kù)之間的自動(dòng)化調(diào)度、模具自動(dòng)對(duì)接、轉(zhuǎn)運(yùn)、緩存模具等，可以顯著提高模具切換效率。模具庫(kù)用于模具存儲(chǔ)、輔助快速換模等，實(shí)現(xiàn)模具從立體庫(kù)到線體的全自動(dòng)對(duì)接及切換。

主要功能邏輯

主要圍繞模具運(yùn)輸車、自動(dòng)化模具立體庫(kù)和生產(chǎn)線三者，以控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)生產(chǎn)信息的互通傳遞，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)模具、自動(dòng)化模具立體庫(kù)、雙工位換模臺(tái)車、生產(chǎn)線模具存儲(chǔ)總庫(kù)之間的自動(dòng)化調(diào)度、模具自動(dòng)對(duì)接、轉(zhuǎn)運(yùn)、緩存模具等功能。按照調(diào)度系統(tǒng)提出的請(qǐng)求，換模運(yùn)輸車移動(dòng)到指定位置完成自動(dòng)取模及放模，實(shí)現(xiàn)模具在自動(dòng)化模具立體庫(kù)、雙工位換模臺(tái)車、生產(chǎn)線、模具存儲(chǔ)總庫(kù)之間的自動(dòng)切換。

模具庫(kù)快速換模系統(tǒng)組成

6×400t 機(jī)器人生產(chǎn)線快速換模系統(tǒng)組成

圖1 為6×400t 機(jī)器人生產(chǎn)線快速換模系統(tǒng)CAD示意圖，主要由智能模具立體倉(cāng)庫(kù)的48 個(gè)庫(kù)位、雙向推拉式堆垛機(jī)1 臺(tái)、動(dòng)力滾筒式模具周轉(zhuǎn)平臺(tái)、無(wú)接觸供電智能重載運(yùn)模臺(tái)車1 臺(tái)、有軌換模臺(tái)車6 臺(tái)、WMS(管理程序)、WCS(控制程序)系統(tǒng)等組成。

圖1 6×400t 機(jī)器人生產(chǎn)線快速換模系統(tǒng)示意圖

5×250t 機(jī)器人生產(chǎn)線快速換模系統(tǒng)組成

圖2 為5×250t 機(jī)器人生產(chǎn)線快速換模系統(tǒng)CAD示意圖，快速換模系統(tǒng)主要由智能模具立體倉(cāng)庫(kù)的36 個(gè)庫(kù)位、雙向推拉式堆垛機(jī)1 臺(tái)、動(dòng)力滾筒式模具周轉(zhuǎn)平臺(tái)、無(wú)接觸供電智能重載運(yùn)模臺(tái)車2 臺(tái)(含推拉裝置)、WMS(管理程序)、WCS(控制程序)系統(tǒng)等組成。

①-壓力機(jī) ②-壓力機(jī)內(nèi)部過(guò)橋 ③-連續(xù)換模線④-換模線推拉機(jī)構(gòu) ⑤-廢料線

模具庫(kù)快速換模系統(tǒng)作業(yè)流程

整體作業(yè)流程

輸入立體倉(cāng)庫(kù)的管理程序和控制程序指令→堆垛機(jī)將生產(chǎn)所需要的模具運(yùn)送到動(dòng)力滾筒式模具周轉(zhuǎn)平臺(tái)→出庫(kù)時(shí)，無(wú)接觸供電智能重載運(yùn)模臺(tái)車對(duì)接好模具周轉(zhuǎn)平臺(tái)，通過(guò)其上設(shè)有的模具推拉裝置把模具拉到自身平臺(tái)上(入庫(kù)時(shí)，運(yùn)模車平臺(tái)上的模具通過(guò)推拉裝置被推至動(dòng)力滾筒周轉(zhuǎn)平臺(tái)上)→運(yùn)模臺(tái)車通過(guò)程序自動(dòng)導(dǎo)航、自控定位運(yùn)模到程序指令中指定沖床位置。

6×400t 機(jī)器人生產(chǎn)線：到達(dá)指定沖床位置后→運(yùn)模臺(tái)車上的推拉機(jī)構(gòu)把模具推至有軌換模臺(tái)車，再由換模臺(tái)車傳遞至沖床平臺(tái)內(nèi)正確位置。

5×250t 機(jī)器人生產(chǎn)線：到達(dá)指定沖床位置后→運(yùn)模臺(tái)車上的推拉機(jī)構(gòu)把模具推至倍速鏈上接收區(qū)域→模具通過(guò)倍速鏈流動(dòng)到每一個(gè)設(shè)定好的沖床位置→由倍速鏈將模具傳遞進(jìn)沖床平臺(tái)內(nèi)。

圖3 為整體的快速換模系統(tǒng)示意圖，快速換模系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)6×400t 機(jī)器人生產(chǎn)線整線備模時(shí)間不超過(guò)60 分鐘，6 臺(tái)壓力機(jī)同時(shí)換模時(shí)間不超過(guò)5 分鐘。5×250t 機(jī)器人生產(chǎn)線30 分鐘之內(nèi)完成5 臺(tái)壓機(jī)的裝模、卸模過(guò)程，單次進(jìn)模、裝模、卸模過(guò)程的總時(shí)間不超過(guò)10 分鐘。模具庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖4。

圖3 整體快速換模系統(tǒng)示意圖

圖4 模具庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)

模具立體庫(kù)作業(yè)流程

模具庫(kù)庫(kù)體放模平面采用平板滾筒結(jié)構(gòu)，通過(guò)堆垛機(jī)上的推拉機(jī)構(gòu)直接將模具推拉到堆垛機(jī)上。堆垛機(jī)接到指令后通過(guò)上下、水平方向行走，把模具運(yùn)到立體倉(cāng)庫(kù)底部的模具轉(zhuǎn)換周轉(zhuǎn)平臺(tái)上，運(yùn)模臺(tái)車上的推拉裝置把模具拉到臺(tái)車上，再由臺(tái)車直接對(duì)接沖床完成換模工作流程。

智能模具立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，由模具堆垛機(jī)、模具庫(kù)庫(kù)體及滾筒式模具周轉(zhuǎn)平臺(tái)構(gòu)成，通過(guò)調(diào)度軟件管理，為沖壓生產(chǎn)所用模具提供存儲(chǔ)空間。出入庫(kù)流程如圖5 所示。

圖5 出入庫(kù)流程圖

堆垛機(jī)作業(yè)流程

堆垛機(jī)如圖6 所示，由行走電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)車輪在下導(dǎo)軌上做水平運(yùn)動(dòng)；由提升電機(jī)通過(guò)鋼絲繩帶動(dòng)載貨臺(tái)做垂直升降運(yùn)動(dòng)；由載貨臺(tái)上的推拉機(jī)構(gòu)做伸縮運(yùn)動(dòng)。通過(guò)三維運(yùn)動(dòng)組合可將指定貨位的貨物取出或?qū)⒇浳锼腿胫付ㄘ浳唬渲行凶哒J(rèn)址器用于控制堆垛機(jī)水平行走位置，提升認(rèn)址器用于控制載貨臺(tái)升降位置。整體是通過(guò)激光或者條碼認(rèn)址和光電識(shí)別，以及光通訊信號(hào)的轉(zhuǎn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，亦可實(shí)現(xiàn)機(jī)上控制盤的手動(dòng)和半自動(dòng)、全自動(dòng)控制。

圖6 堆垛機(jī)示意圖

模具周轉(zhuǎn)平臺(tái)作業(yè)流程

圖7 為模具周轉(zhuǎn)平臺(tái)，存模時(shí)運(yùn)模臺(tái)車到達(dá)指定位置，運(yùn)模臺(tái)車底部四角液壓缸頂升整個(gè)臺(tái)車至與周轉(zhuǎn)平臺(tái)對(duì)平。然后臺(tái)車與周轉(zhuǎn)平臺(tái)滾筒同時(shí)同向運(yùn)動(dòng)來(lái)傳遞模具(取模時(shí)動(dòng)作反向)。模具傳遞完成后，庫(kù)內(nèi)堆垛機(jī)往返運(yùn)行在周轉(zhuǎn)平臺(tái)與模具庫(kù)位之間進(jìn)行存取模。

圖7 模具周轉(zhuǎn)平臺(tái)

無(wú)接觸式供電運(yùn)模臺(tái)車作業(yè)流程

運(yùn)模臺(tái)車是無(wú)接觸供電，程序控制自動(dòng)導(dǎo)航，中間驅(qū)動(dòng)輪能夠90°旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)彎、前進(jìn)、后退、橫移運(yùn)動(dòng)，底部四角設(shè)計(jì)油缸用于頂升整個(gè)臺(tái)車、周轉(zhuǎn)平臺(tái)和沖床對(duì)接時(shí)先頂升臺(tái)車(防止傳遞模具時(shí)位移)、動(dòng)力滾筒推拉裝置推拉模具、自動(dòng)導(dǎo)向輪負(fù)責(zé)導(dǎo)向。整車前后采用激光安全掃描儀式剎車，車體四面采用電子感應(yīng)防撞剎車條，前后設(shè)置報(bào)警LED 紅色閃爍燈。運(yùn)模臺(tái)車結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖8。

圖8 運(yùn)模臺(tái)車結(jié)構(gòu)圖

運(yùn)模臺(tái)車采用的“非接觸供電系統(tǒng)”由地下高頻電纜通電后，車底部安裝的取電電路板直接持續(xù)對(duì)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)供電，伺服電機(jī)則驅(qū)動(dòng)車上變速箱帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪讓車子行走，非接觸供電技術(shù)提供電能時(shí)沒(méi)有任何的機(jī)構(gòu)連接。

圖9 為地面供電系統(tǒng)(平板型取電器)，其感應(yīng)原理類似于變壓器的主副線圈之間的電能轉(zhuǎn)移。在變壓器內(nèi)部，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈繞組在一個(gè)共同的封閉鐵磁中心上，而非接觸供電技術(shù)則使初級(jí)線圈“延伸”為一個(gè)長(zhǎng)的閉環(huán)，次級(jí)線圈繞在一個(gè)開(kāi)放的鐵磁中心上，這樣使得兩個(gè)繞阻能進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)高傳輸頻率的時(shí)候，將使傳輸性能比較好化。

圖9 地面供電系統(tǒng)(平板型取電器)

有軌臺(tái)車作業(yè)流程

共計(jì)有6 套有軌臺(tái)車(圖10)應(yīng)用于6×400t 生產(chǎn)線，每套有軌臺(tái)車含有雙工位，通過(guò)液壓缸定位到壓力機(jī)前指定位置。

圖10 有軌臺(tái)車圖

作業(yè)流程：如圖11 所示，運(yùn)模臺(tái)車把新模具對(duì)接到有軌臺(tái)車前，通過(guò)推拉裝置將模具轉(zhuǎn)移至有軌臺(tái)車，有軌臺(tái)車橫移1.5 米將另外一個(gè)工位對(duì)準(zhǔn)壓力機(jī)，通過(guò)升降推拉把舊模從壓力機(jī)內(nèi)拉出，再經(jīng)過(guò)動(dòng)力滾筒線將舊模傳遞至運(yùn)模臺(tái)車，從而實(shí)現(xiàn)快速傳遞模具。待所有新模具備好和舊模具拉出后，6 臺(tái)有軌臺(tái)車同步反向橫移1.5 米，油缸定位后經(jīng)過(guò)兩級(jí)推拉傳遞新模具至壓力機(jī)。

圖11 有軌臺(tái)車與運(yùn)模臺(tái)車對(duì)接圖

全線采用電腦程序集中控制，主操作臺(tái)具有數(shù)字顯示、工作指令、故障報(bào)警等功能，以及包括調(diào)速系統(tǒng)和程序控制器。其他電器控制元件采用進(jìn)口產(chǎn)品或相同檔次的合資產(chǎn)品，例如標(biāo)準(zhǔn)電柜、按鈕盒、檢測(cè)元件等。利用觸摸屏或系統(tǒng)程序控制，可方便地設(shè)定、修改生產(chǎn)工藝參數(shù)，速度參數(shù)等；方便地進(jìn)行手動(dòng)、模具單動(dòng)、聯(lián)動(dòng)、全自動(dòng)方式的切換，以及監(jiān)視各部的運(yùn)行狀態(tài)，確保生產(chǎn)線的安全、高效運(yùn)行。

項(xiàng)目效益介紹

本項(xiàng)目完成落地后，取得的項(xiàng)目管理成果如下。

降低產(chǎn)能損失，減少切換工時(shí)

換模時(shí)間由平均1.5 小時(shí)每次，減少到15 分鐘每次，預(yù)計(jì)每年可減少產(chǎn)能損失220 萬(wàn)元；減少切換補(bǔ)貼工時(shí)，按照目前生產(chǎn)情況可每月減少10000分鐘；減少調(diào)模人員投入3 人每班，轉(zhuǎn)為直接生產(chǎn)人員產(chǎn)出工時(shí)。

輸出模具快速切換系統(tǒng)和模具智慧管理系統(tǒng)

覆蓋面大范圍，包含6×400t 和5×250t 共計(jì)2 條線體的自動(dòng)換模，以及修模區(qū)、250t、200t 單機(jī)模具存儲(chǔ)。形成沖壓車間除500t 連續(xù)模外的所有模具的車間模具智能管理，能夠如實(shí)展示400t 及以下模具的明細(xì)和狀態(tài)，便于模具保養(yǎng)、高效找模、模具使用的信息化管理。

提升現(xiàn)場(chǎng)5S水平

以本文提到的模具庫(kù)為例，可實(shí)現(xiàn)模具存儲(chǔ)288副，減少場(chǎng)地占用面積688m2。從模具寬度方向取模與擺放模具，可增加30%的庫(kù)位，同時(shí)，也改善了原擺放模具的地面的臟亂差問(wèn)題。模具不再需要通過(guò)行車與叉車進(jìn)行周轉(zhuǎn)，杜絕了周轉(zhuǎn)過(guò)程中的安全隱患。