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您的位置: 首頁 ->  技術推廣中心 -> 七軸機器人和機械手在沖壓生產線中的比較

  沖壓生產線上的自動化搬運設備是決定生產節拍和產能的重要因素。正確分析各種自動化設備的結構特點、有針對性地選擇不同結構類型的自動化設備,能夠使企業獲得最佳的經濟效益,并使企業的沖壓自動化生產線更趨安全和高效。
      在沖壓的自動化生產中,不管是機器人還是機械手搬運設備都被統稱為自動化設備。投入沖壓生產線最早使用的自動化設備是六軸機器人,隨著各廠家對沖壓生產線節拍的要求日益提高,搬運速度更快的機械手開始逐漸嶄露頭角,但機械手存在價格高、設備穩定性稍差的缺點,這樣又促進了七軸機器人的誕生。七軸機器人兼具機器人價格低和機械手速度高的優點。
      目前廣泛使用的機器人為六軸機器人,即該機器人總共有6個可動的旋轉軸。為了提高機器人的搬運速度,在第5軸和第6軸的關節上又添加了一個附加的第7軸,專門用于零件在壓力機間的高速搬運。七軸機器人有電氣七軸和機械七軸之分。機械手也是目前國內企業使用比較廣泛的搬運設備,總共有4個轉動軸,在壓力機間來回擺動進行零件的搬運。
      本文將就七軸機器人和機械手在性能參數、投資成本、安裝方式、可靠性、柔性、可操作性和可維修性等幾個主要方面進行描述和對比,希望能夠幫助企業在以后建造出性價比更高的沖壓生產線。下文所涉及的節拍均是凈節拍和理論值,生產線為斷續模式,機械手為單臂機械手,七軸機器人為電氣七軸機器人。
性能參數 
      性能參數是各生產企業在項目前期需要著重考慮的一個參數,因為它直接影響到前期的投資和后期的產能,進而影響整個工廠的運營和管理。在自動化設備的性能參數里主要有設備所能達到的節拍、柔性、運動軌跡、對壓力機的間距要求等,機械手與七軸機器人性能參數對比如表1所示。
投資成本
      依據作者的工作經驗,一條普通的國內壓力機自動化生產線,一條機械手和一條七軸機器人生產線投資成本分別是2000萬元和1500萬元(該數據僅作為本文的參考對比,不作為實際項目投資的價格參考)。
安裝方式
      自動化結構確定下來后,接下來的事情就是現場安裝了。七軸機器人和機械手的現場安裝方式明顯不同,具體的對比如表2所示。
      從表2中可以看出,就對地面的要求而言,機械手的適應能力更強。且現在的廠房建造是為了方便設備的吊裝和后期的維護,建造較多的是鋼蓋板的地面。但在受壓力機振動影響方面,機器人的優勢更大。因為機械手鋼梁與壓力機的立柱的連接幾乎是剛性連接,雖然中間有緩沖裝置,但緩沖效果有限,所以壓力機的振動和前后晃動對機械手的影響十分嚴重,在振動大時,肉眼即可清楚地看到機械手本體的晃動。
設備的可靠性
可靠性應該說是設備最重要的參數之一。當設備可靠性無法保證時,投資成本、性能參數等都無足輕重了。
本公司的一個生產基地有兩條六軸機器人自動化線和一條機械手生產線。機械手生產線于2012年投入生產,兩條六軸機器人生產線分別于2006年和2009年投入生產。從使用情況來看,機器人設備的可靠性要遠高于機械手。機械手設備的停線指標每個月都超出規定,其故障率是六軸機器人的5~10倍。但作者所在公司的另一個生產基地,機械手的可靠性又比較高,和機器人不相上下。

  七軸機器人生產線在國內還不多,所以無法客觀地對七軸機器人的可靠性做出確切評價。但可以肯定的是,六軸機器人是一個很成熟的產品,七軸是作為六軸的一個附加軸,如果有問題,最多也就是第七軸會有不穩定的表現。
設備柔性
      設備的柔性即自動化設備適應現場的生產零件變動、壓力機設備安裝尺寸公差、模具的結構變化等情況自動化設備所具有的應變能力。鑒于七軸機器人和機械手二者的安裝方式和各自本身機械結構、工作方式的限制,機械手的柔性遠低于七軸機器人。機械手在前、后壓力機間只能做往返的直線運動,對前、后壓力機的定位、模具的定位要求很高,要求前后壓力機的對中性為2mm,如果壓力機或模具錯誤精度大于2mm,機械手將無法準確取到料或者無法準確把料放到位。機器人則不存在這樣的問題,由于機器人前六軸的柔性化,可隨意調整機器人的姿態和取、放料的位置,無論壓力機或模具的錯誤是2mm還是2cm,都可以通過調整機器人的取、放料位置來適應。
可操作性和可維修性
      設備安裝好后,將交付業主使用。接下來面對的便是設備的操作和維修。對于設備的操作,主要體現在新零件的調試和日常的操作上。機器人和機械手的操作都是通過一個手持器式樣的設備進行操作,在各種模式下對設備進行單軸或多軸的聯動操作,使設備滿足操作者所需要的要求。從作者使用體驗而言,可操作性上機器人和機械手是相同的。對于設備的維修,主要是維修人員對設備的維修簡便性及技術掌握上,七軸機器人和機械手在可維修性上各有優劣,無法用統一的標準來衡量。
結束語
      在中、小零件的生產領域,多工位壓力機的存在使得自動化設備可能無用武之地。無論是七軸機器人,還是各種各樣的機械手或多工位壓力機,企業在項目初期進行設備選用時,要結合自身零件的特點、現場安裝條件、投資成本等各種條件進行綜合考慮,最好的自動化設備就是最適合的設備。

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