LAG机械手折弯单元技术特点及应用（上）

随着“工业4.0”时代以及“智能制造与中国制造2025”概念的到来，钣金行业也不例外的进行着一场变革。智能化、柔性化加工技术已成为钣金高端制造者的追求和愿望。因此，机械手折弯单元就在这种市场环境下应运而生，笔者本文要介绍的就是这样一款钣金工业自动化技术产品。

钣金行业折弯工艺现状分析

在钣金行业中，我们大多数企业目前还是应用着过去传统的折弯工艺，在生产过程中，由于产品多品种、多规格，小批量，仍然需要多台折弯机和大量的技术熟练有丰富经验的钣金折弯操作工来完成工件折弯。但是在实际工作中存在着如下问题：一是由于操作工长时间工作，耐力没有持续性而导致每次放置的工件高低位置不一致。操作工不会像机器人一样保持稳定性工作，因此折弯工件因受人工影响，尺寸和折弯精度得不到保证，导致成品质量差；二是面对大工件一般需要3～4个（图1）操作工完成，招工难、成本高是企业的困境；三是操作者工作安全性差，抬着工件干活容易发生工伤事故。

现在钣金设备折弯机的制造和精度比过去虽然有了很大提高，但与“工业4.0之路”以及“智能制造与中国制造2025”还是存在着较大差距，在“智能化生产、个性化定制、服务化延伸和网络化协同”等方面还需要钣金设备制造细分领域和需方的共同创新开拓，这种创新开拓和推广应用就是生产力的又一次提高和解放。

图1 数控折弯机及传统折弯工件

钣金行业传统折弯需要解决的问题

钣金行业传统折弯需要解决如下问题：（1）制造问题：不能实现多品种、小批量、快速切换；（2）制件精度低的问题：钣金行业高精度工件折弯加工精度低，质量不稳定；（3）企业用工难的问题：钣金折弯操作工稀缺，工人劳动强度大；（4）综合问题：人员成本，安全隐患，工艺布局，管理运营。

以上问题可通过选用一套智能化机械手折弯单元（图2）来解决：包含数控折弯机、德国原装KUKA7轴机械手及导轨、配套上料工位、磁性板料分离装置、对中定位工作台、板料翻转机构、上料抓手、成品堆垛，离线编程软件、参数化编程软件和二次开发的相关折弯软件以及延伸服务等。

图2 机械手折弯单元

机械手折弯单元技术特点

设计研发

LAG葛世国际在产品设计研发中，注重用户个性化需求和定制化的特点，以客户的需求和目标为第一要务，在每个技术方案的制定中，一是要与客户进行详细的技术交流；二是要对客户提供的工件加工图纸进行计算机模拟分析；三是要对客户的典型工件进行现场打样试验；四是要对客户的工件进行分类分析和数据处理。在确认上述程序性工作完成后，再进行技术方案的制定，在技术方案和方案图得到客户认可后就进行全面设计。

LAG葛世国际机械手折弯单元（图3）在设计上采用先进的三维设计，在材料、结构、传感器、实时补偿、随动、激光角度测量、自动换模、自动换抓手、软件及控制、参数化编程、离线编程、生产管理软件和总线控制技术方面全部采用和选用国际一流软硬件品牌。折弯机机身设计采用了目前世界上最先进的设计软件和设计方法对机床进行结构力学分析，通过其多年的设计经验，我们完全掌握了折弯机的框架结构特征，对各受力点进行有限元分析，实现了对折弯机的侧肩、上横梁及下梁及下横梁各结构点的力学分析，充分地保证了机床设计的合理性、可靠性和稳定性。

图3 机械手折弯单元三维设计

LAG葛世国际机械手折弯单元用最新的技术（软件、硬件），打造智能化产品概念，在生产过程中可实时数据交换、实时补偿和折弯跟踪随动，提供最完善的产品技术和服务。通过其设计理念走国际大品牌产品研发的路子，其主要解决的问题及获得的效果是：

(1)解决了钣金定制化生产的工艺难题，解决了如电梯行业：多产品，小批量（5件-10件）、多品种零件的快速切换生产问题；

(2)解决了产品质量不稳定、制件精度低，产品一致性差的问题；

(3)解决了生产效率低，生产布局及工艺路线不合理的问题；

(4)解决了招工难，用人难，人力成本高，人工折弯劳动强度大的问题；

(5)提高了折弯精度及自动化程度，提高了企业智能制造的能力，增加了客户参观的视觉效果。

优质材料应用

LAG葛世国际机械手折弯单元的折弯机机架，制造材料选用45号钢，与国内同类产品机架采用Q235-A材料相比，具有很好的综合机械性能，具有刚性好、强度高、稳定性好的特点。

独特的机架结构

传统折弯机一般采用焊接式机架，包括左右立柱、下横梁（工作台）、油箱和支撑方梁采用整体焊接结构。LAG葛世国际机械手折弯单元中的折弯机机架采用非焊接机架结构。采用独家的机架铆接技术（图4），下横梁（工作台）与立柱之间采用高强度钢螺栓紧固连接，这种柔性连结充分保证了机身在高强度载荷情况下，能极大程度地降低机架应力变形。

其结构特点：（1）确保了机器无焊接应力变形；（2）提高了机器装配精度；（3）提高了机器使用寿命；（4）大幅提高了液压补偿精度。

图4 机架铆接技术

传感器（精密电位计）应用技术

为了保证高精度的钣金折弯，我们在折弯机的上横梁（滑块）和下横梁（工作台）安装了传感器（图5），在工作状态时将上、下横梁的变形量，实时准确地反馈到数控系统（PC），数控系统经过计算比对后，输出相应的补偿值驱动补偿油缸进行动态补偿，以获得满意的制件精度。这项技术在国内同行中属于独家应用技术。

图5 传感器应用

补偿技术

G-FLEX墙板比例型变补偿系统为一项专利补偿技术，G-FLEX补偿系统在折弯机上无论折弯条件随着板材厚度、长度或折弯位置发生任何变化，都能保证每次折弯角度在全长内完全一致，消除光栅尺的测量误差，保证机器的精度。

G-CS自动挠补系统通过闭环控制，在板厚一定的折弯情况下简化了复杂的试折弯工作过程，即使折弯工件的长度不同，或者在折弯机的不同位置都能确保折弯出来的工件具有完全一致的角度及直线度，无需人工干预。可实现最高折弯精度，最好稳定性，可实时动态补偿。

——本文选自《钣金与制作》2018年第12期

《LAG机械手折弯单元技术特点及应用 》(下)见《钣金与制作》2019年第1期

来源：钣金与制作