定尺料拆垛过程中掉料及双张问题的研究

陈 哲，曹祖鸣，耿永秀

（扬力集团股份有限公司，江苏 扬州 223022）

随着生产力的不断提升，钣金冲压自动化线凭借着自身工艺先进、稳定、可考、高效的特点，慢慢取代老旧的生产工艺，定尺料自动拆垛系统作为钣金冲压自动化线首单元，为各主机、配套工厂大幅度提升产能并提高产品竞争力，本文研究了采用不同取料加速度和吹入压缩空气来破坏相邻两张定尺料之间分子力的方式，找出了克服定尺料拆垛过程中掉料及双张的办法[1]。

1 定尺料自动拆垛系统的构成

定尺料自动拆垛系统：包含储料台、磁性分离器、端拾器、真空吸盘、机械手及控制系统等。

储料台：用于放置定尺料，可放200～1000张。

磁性分离器：把需分张的钢板同极磁化,使多层钢板之间产生相互排斥的力。

端拾器：安装于机械手之上，利用吸盘或夹具来抓取物体。

真空吸盘：利用真空负压来吸取物件。

机械手：包含水平反向平移轴和竖直方向升降轴。

其组成如图1所示。

2 定尺料自动拆垛系统设计

2.1 定尺料参数

定尺料尺寸根据客户提供的参数为1600mm×850mm×0.8mm镀锌板，材料密度取7.85g/cm3。如表1所示。

表1 定尺料参数

单张定尺料计算公式为：

2.2 磁力分张器

针对0.8mm厚度的定尺料，我们选择以永磁体为材质的磁力分张器，长宽高尺寸为150 mm×30 mm×500mm，单个磁力分张器有效分张区域在半径350mm以内，定尺料的4个作用面其中两个作为上料和出料方向一般不设置磁力分张器，设置磁力分张器的只有两个侧面。

实测阴影部分为磁力分张器的作用区域，通常磁力分张器不能覆盖大尺寸定尺料的全部区域。作用范围示意图如图2所示。

2.3 吸盘抓取力

选用的是防滑耐磨吸盘，吸盘外径ø80mm，端拾器上横向间隔500mm竖向间隔300mm设置有12个吸盘，真空发生器的真空值可以达到0.06～0.09MPa。

吸盘吸力计算公式为：

表2 真空参数

可以看出针对客户提供的定尺料参数，我们拆垛系统中真空吸盘系统设计是有很大的余量的，参数上是可以满足拆垛需求的。

3 动态测试分析与方案优化

由于分子力的作用在拆垛过程中宏观表现为定尺料粘连，两张、三张甚至十来张粘连在一起，会造成个别吸盘破真空，从而导致掉料或者双张故障而停机。

分子力：分子力（Molecular Force），又称分子间作用力、范得瓦耳斯力，是指分子间的相互作用[2]。当二分子相距较远时，主要表现为吸引力，这种力主要来源于一个分子被另一个分子随时间迅速变化的电偶极矩所极化而引起的相互作用，当二分子非常接近时，则排斥力成为主要的，这是由于各分子的外层电子云开始重叠而产生的排斥作用[3]。

我们通过两种方式来测试，一种是通过调整伺服电机的加速时间，来延长破坏定尺料间分子力的时间；另一种是通过从磁力分张器处吹入压缩空气，用外力的方式来破坏定尺料间的分子力。

3.1 增加压缩空气功能的动态测试

保证设备参数功能不变的情况下（加速时间200ms），对比吹入压缩空气和无压缩空气的工况，实际统计的数据如表3、表4所示。

通过现场统计数据增加压缩空气吹入可以减缓一部分掉料及双张的问题，由于压力大小摆放位置等因数问题依然存在。

表3 无压缩空气吹入装置

表4 增加压缩空气吹入装置

3.2 不同取料加速时间的动态测试

保证设备参数功能不变的情况下（不设置吹入压缩空气装置），对比200、500、1000ms加速时间的工况，实际统计的数据如表5、表6所示。

表5 500ms加速时间

表6 1000ms加速时间

通过实际统计数据发现，调整升降电机加速时间达到一定数值可以有效改善掉料及双张的问题。

4 结论

针对项目实施过程中的定尺料拆垛系统，从现场测试看，增加压缩空气吹入装置及调整取料加速时间可以有效的改善掉料和双张的问题，除了以上关注点，原定尺料塔型规整且磁性分张器有效更是前提，这对员工标准上料提出了要求。