?0 引言

    目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)真正意義上的激光切割FMS，在當(dāng)今國(guó)外板材切割設(shè)備制造行業(yè)，該系統(tǒng)也是一種新型產(chǎn)品，不僅可以?xún)?yōu)化生產(chǎn)流程，消除輔助生產(chǎn)操作和相關(guān)運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)也保證了優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量和快速安全的投資回報(bào)，代表了數(shù)控激光切割設(shè)備的最新發(fā)展趨勢(shì)。

    目前國(guó)際上的激光切割FMS大多針對(duì)單臺(tái)激光切割機(jī)，且并未很好地結(jié)合生產(chǎn)車(chē)間狀況，造成效率提升不明顯，自動(dòng)化程度不夠高。由于激光切割的板材大多為金屬材質(zhì)，其中尤以碳鋼板材為主，筆者公司最新研發(fā)的激光切割FMS突破原有觀念的束縛，對(duì)碳鋼板材原料入庫(kù)出庫(kù)、自動(dòng)上下料、激光切割、零件分選等環(huán)節(jié)作了創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，使整套激光切割FMS自動(dòng)化程度更高，更人性化，生產(chǎn)效率大幅提升。

1 傳統(tǒng)激光切割FMS加工流程分析

    傳統(tǒng)單機(jī)激光切割FMS(如圖1所示)由激光切割機(jī)、桁架、上下料機(jī)械手、分選碼垛機(jī)械手、各類(lèi)物流小車(chē)組成，一般成一直線(xiàn)排布。

    工作流程：1)上下料機(jī)械手3將上料小車(chē)5上的板材抓起送至激光切割機(jī)1；2)切割機(jī)1切割完成后由分選碼垛機(jī)械手4將零件一個(gè)個(gè)分別放置于分選碼垛小車(chē)7上；3)由上下料機(jī)械手3將廢料從切割機(jī)1上取出放置于廢料小車(chē)6上。

    從目前柔性制造要求分析，該系統(tǒng)有以下幾處缺陷：

    1)只能實(shí)現(xiàn)單臺(tái)激光切割機(jī)柔性生產(chǎn)；

    2)由于上下料機(jī)械手與分選碼垛機(jī)械手在切割機(jī)的同一側(cè)，兩個(gè)機(jī)械手必須分別動(dòng)作；

    3)切割完成后，零件與廢料有微連接存在，從而導(dǎo)致分選動(dòng)作失敗；

    4)與生產(chǎn)車(chē)間形成不了柔性對(duì)接；

    5)整體自動(dòng)化程度不夠，效率偏低。

2 創(chuàng)新激光切割FMS加工流程分析

    筆者公司最新研發(fā)的激光切割FMS(如圖2所示)由生產(chǎn)車(chē)間對(duì)接系統(tǒng)、料庫(kù)系統(tǒng)、激光切割系統(tǒng)、上下料系統(tǒng)、廢料分離系統(tǒng)、零件分選系統(tǒng)等組成。

    其中轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)1在綠色通道內(nèi)沿軌道13運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)臺(tái)2可繞自身圓心旋轉(zhuǎn)；上料機(jī)械手5及下料機(jī)械手10可在桁架6上水平運(yùn)動(dòng)，同時(shí)自身可進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)；桁架6的一端與地面固定，另一端與料庫(kù)3固定；切割機(jī)7和8自身帶有交換工作臺(tái)，一張板材在切割時(shí)，另一個(gè)工作在主機(jī)外可進(jìn)行上下料；切割機(jī)7和8的切割廢料車(chē)12可在兩臺(tái)主機(jī)之間對(duì)拉。廢料分離處理裝置9可將留下的廢料邊框轉(zhuǎn)到廢料箱中。

    工作流程：

    1)轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)1上放置一垛原始板材，轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)1到達(dá)轉(zhuǎn)臺(tái)2上后停止，轉(zhuǎn)臺(tái)2(上面布置“井”字形垂直交叉軌道)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)90。，轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)1進(jìn)入料庫(kù)3，料庫(kù)3將整垛板材放置到貨架(未示出)上，同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)1回到綠色通道上，完成入庫(kù)過(guò)程。

    2)上料小車(chē)4沿軌道進(jìn)入料庫(kù)3，料庫(kù)3按切割需求將指定的一垛板材從貨架上取出并放到上料小車(chē)4上，上料小車(chē)4上有相應(yīng)的定位裝置將板材可靠定位，上料車(chē)回到上料位置，完成出庫(kù)過(guò)程。

    3)上料機(jī)械手5(上面安裝真空吸盤(pán))從上料小車(chē)4上吸起一張板材，運(yùn)送到切割機(jī)7(或8)交換工作臺(tái)上，工作臺(tái)進(jìn)入切割機(jī)主機(jī)完成板材切割過(guò)程，此時(shí)上料機(jī)械手回到上料位置繼續(xù)吸起一張板材等待上料，一個(gè)上料流程完成。

    4)板材切割完成后工作臺(tái)移出切割主機(jī)(上面安裝電永磁鐵吸盤(pán))，運(yùn)動(dòng)到工作臺(tái)上方將切割完成的板材整體吸起，下料機(jī)械手10運(yùn)動(dòng)到廢料分離臺(tái)處理裝置9的位置，下料機(jī)械手10上的電永磁鐵與廢料分離處理裝置9上的電永磁鐵共同作用后，克服微連接將廢料邊框留在廢料分離處理裝置9上并轉(zhuǎn)至廢料箱中，廢料箱可沿軌道運(yùn)動(dòng)，方便轉(zhuǎn)出處理，廢料分離處理流程完成。

    5)下料機(jī)械手10將零件帶到分揀輸送裝置位置并將同種零件逐批釋放，實(shí)現(xiàn)零件分選，分選不及的小零件落入緩存箱中，分選后的零件可由人工碼放或者采用機(jī)器人碼放，零件下料分選流程完成。

3 結(jié)語(yǔ)

    1)采用轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)、轉(zhuǎn)臺(tái)、廢料處理等物流裝置使激光切割FMS自動(dòng)化程度更高，與車(chē)間其他設(shè)備柔性對(duì)接，方便車(chē)間管理。轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)不一定單獨(dú)為該激光切割FMS配置，也可以有多個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)方便板材轉(zhuǎn)運(yùn)。

    2)桁架與料庫(kù)集成、上料機(jī)械手與下料機(jī)械手共用一套桁架、切割廢料車(chē)的配置等使激光切割FMS結(jié)構(gòu)更為緊湊，占地空間小。

    3)該設(shè)計(jì)中設(shè)置了2臺(tái)激光切割機(jī)，根據(jù)需要可同時(shí)配置3臺(tái)或4臺(tái)激光切割機(jī)，桁架為標(biāo)準(zhǔn)拼接組裝式結(jié)構(gòu)，可任意延長(zhǎng)，方便用戶(hù)擴(kuò)展。

    4)配置6套數(shù)控系統(tǒng)，分別對(duì)應(yīng)2臺(tái)激光切割機(jī)、料庫(kù)系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、下料分選系統(tǒng)及中央控制，互不干涉，某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題后不影響其它環(huán)節(jié)。

    5)設(shè)置備用上料小車(chē)進(jìn)行人工上料，在上下料維護(hù)時(shí)，切割機(jī)可正常工作。方便用戶(hù)，人性化較好。