卞正其，陳 龍，朱志金

（江蘇揚力數(shù)控機床有限公司，江蘇 揚州 225009）

FMS激光切割機柔性生產(chǎn)線

卞正其，陳 龍，朱志金

（江蘇揚力數(shù)控機床有限公司，江蘇 揚州 225009）

對FMS激光切割機柔性生產(chǎn)線進行整體介紹，系統(tǒng)分析構(gòu)成整條生產(chǎn)線的各個組成部分。本生產(chǎn)線由國際先進的全自動立體倉庫、高性能激光切割機等關(guān)鍵設備組成，包括三菱觸摸屏、PMC軸同步運行控制、全自動上下料裝置等多種技術(shù)，立體倉庫與激光切割機采用總線數(shù)據(jù)通訊，通過自動編程軟件為客戶實現(xiàn)完整的加工流程。

FMS；激光切割機；立體倉庫；三菱觸摸屏；PLC；吸料裝置

新技術(shù)、新材料的發(fā)展推動鈑金加工制造業(yè)向數(shù)控化、自動化、智能化方向快速發(fā)展。越來越多的鈑金企業(yè)將目光瞄準自動化程度高、人為干預少的設備，F(xiàn)MS激光切割機柔性生產(chǎn)線在該背景下應運而生。

FMS激光切割機柔性生產(chǎn)線（以下簡稱生產(chǎn)線）主要包括：立體庫（料庫）、自動上下料系統(tǒng)（包括機架、吸料裝置、叉料裝置、成品分揀臺）以及平面切割系統(tǒng)（激光切割機）組成。該生產(chǎn)線提供一種激光切割機自動上下料裝置及方法，可單獨實現(xiàn)自動上下料操作，進一步提高自動化程度，實現(xiàn)板料的自動進出庫和倉儲管理，配合自動上下料裝置和激光切割機對接，可有效降低工人勞動強度，減少操作人員，提高生產(chǎn)率，從而增強企業(yè)競爭力。

1 主要參數(shù)

如表1所示為FMS激光切割機柔性生產(chǎn)線組成及其參數(shù)表。

2 生產(chǎn)線現(xiàn)場分布及工作流程

2.1 生產(chǎn)線工作分布圖（圖1）

2.2 生產(chǎn)線工作流程圖（圖2）

表1 FMS激光切割機柔性生產(chǎn)線主要參數(shù)

圖1 生產(chǎn)線工作區(qū)域劃分圖

3 生產(chǎn)線組成

3.1 立體庫

如圖3所示，立體庫裝置主要部件包括三菱觸摸屏（電氣部分）、三菱PLC（電氣部分）、板料存放架、板料存放車、板料存放車定位裝置、升降托盤、卸料臺（即激光切割機的上料臺）含板材分層機構(gòu)（磁鐵分層）以及上料臺等。

圖2 生產(chǎn)線工作流程圖

圖3 立體庫裝置結(jié)構(gòu)示意圖

該立體庫裝置包括8層可選料架，可以一次性裝載8種不同規(guī)格的金屬板材?？勺畲蟪潭鹊毓?jié)省待加工板材在工作現(xiàn)場所占空間，并可便捷地為激光切割機提供不同規(guī)格的加工板材。

3.1.1 三菱觸摸屏

在三菱觸摸屏的平臺上對立體庫的各個工作流程進行設計，開發(fā)了包括手動方式、單步方式、自動方式、交換工作臺、全自動上料、全自動下料、報警信息以及幫助信息等工作運行界面，如圖4所示。

圖4 三菱觸摸屏結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.1.1 手動方式

手動方式包括托架進出和托架升降兩個方面，如圖5所示。

圖5 手動方式界面示意圖

（1）托架出、托架進。觸摸屏菜單下，點動“托架出”或“托架進”則可以將托料架“拉出”或“推進”，可以測試電機方向的正確性以及限位觸點的可靠性。

（2）托架升、托架降。在手動按鍵按下后，點動“托架升”或“托架升”則可以將托料架“上升”或“下降”，可以測試電機方向的正確性以及限位的可靠性。

3.1.1.2 自動方式

如圖6所示，該觸摸屏菜單用于自動從料庫將板料取出。料庫一共有八層，從下到上依次分為：第一層、第二層、第三層、第四層、第五層、第六層、第七層和第八層。

圖6 自動取料界面示意圖

自動：在“自動”方式下按動“啟動”鍵后，托料架自動運行到取料位置后，將料架從料庫取出，取料結(jié)束后，再執(zhí)行自動拉出，自動拉出結(jié)束后，再執(zhí)行自動向下運行，到達零位置后，結(jié)束所有動作。

3.1.1.3 全自動上料

如圖7所示，該觸摸屏菜單是用于給激光切割機上料。當接收到激光切割機的上料請求信號后，通過三菱PLC的邏輯控制，完成選擇料架層、自動取料架、自動裝載到零層、自動運行到卸料臺架處等動作。最后向激光控制系統(tǒng)發(fā)出上料完成信號。

圖7 全自動上料界面示意圖

3.1.2 邏輯控制編程（PLC）

采用三菱FX-3U型PLC，對立體庫的各種工作方式進行編程，滿足FMS激光切割機柔性生產(chǎn)線的上料部分設計的要求，如圖8所示。

3.2 自動上下料裝置主要結(jié)構(gòu)

自動上下料裝置系統(tǒng)包括機架、吸料裝置、叉料裝置、成品分揀臺等部分，如圖9所示。

圖8 PLC控制示意圖

圖9 自動上下料裝置示意圖

3.2.1 吸料裝置

圖10 吸料裝置示意圖

吸料裝置構(gòu)成如圖10所示。板材從立體倉庫運送至上料臺面；吸料裝置經(jīng)電機驅(qū)動，水平運動至上料臺正上方；氣缸下行，吸料裝置上的真空吸盤落至上料臺待加工板材上；吸盤抽真空（吸住板材）；氣缸上行，電機驅(qū)動吸料裝置運動至激光切割機交換工作臺的正上方；氣缸下行，板材落至工作臺；吸盤釋放，將板材放至工作臺，完成上料工作。

3.2.2 叉料裝置

叉料部件主要由升降傳動機構(gòu)、滑塊、支架和料叉組成，如圖11所示。激光完成板材的加工后，電機驅(qū)動叉料裝置運動至板材上方，氣缸下行，由叉齒將板材托起，氣缸上行，經(jīng)電機驅(qū)動，將板材運送到分揀臺，叉齒與板材分開，氣缸上行，完成下料的操作。

3.2.3 分揀臺

分揀臺將加工好的板材拉出，由工人將成品分類擺放。如圖12所示。

圖11 叉料部件示意圖

圖12 分揀臺示意圖

3.3 激光切割機

如圖13所示，激光切割機采用龍門搭載式結(jié)構(gòu)，采用進口高精度直線導軌導向，進口精密齒輪齒條和絲桿傳動，保證機床的定位精度和重復精度。以Fagor數(shù)控系統(tǒng)為專用控制系統(tǒng)，采用了IPG公司的YLS-2000型激光器，隨動系統(tǒng)采用一體式非接觸傳感器（電容式）。該激光切割機具有反應迅捷、精度高等特點。

當自動上下料裝置將待加工的金屬板材放到激光的交換工作臺上后，數(shù)控系統(tǒng)接收到有料信號，自動將板材運行到激光切割頭下，對板材進行切割加工。加工完成后，電機驅(qū)動叉料裝置運動到板材上方，氣缸下行，由叉齒將板材托起，氣缸上行，經(jīng)電機

圖13 激光切割機示意圖

1.橫梁連接結(jié)構(gòu) 2.橫梁 3.Y軸傳動結(jié)構(gòu) 4.板材加工臺5.Y軸橫梁結(jié)構(gòu) 6.X向傳動結(jié)構(gòu)驅(qū)動，將板材運送到分揀臺，叉齒與板材分開，氣缸上行，完成下料操作。

4 總結(jié)

從鈑金加工行業(yè)前景來看，越來越多的業(yè)內(nèi)人士看好鈑金激光加工行業(yè)。FMS激光切割機柔性生產(chǎn)線正是把握金屬鈑金加工業(yè)未來發(fā)展方向和脈搏而設計開發(fā)的科技前沿產(chǎn)品。

[1]閔 鵬.鍛壓機床智能化探析[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2016，51（3）.

[2]倪建成.沖壓自動化生產(chǎn)線技術(shù)特點淺析[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2014，49（2）.

[3]杜 馳.D406A鋼大直徑圓筒強力旋壓數(shù)值模擬研究[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2016，51（3）.

[4]胡玉龍.基于本體的飛機數(shù)字化柔性裝配工藝模型[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2015，49（5）.

The FMS laser cutting machine flexible production line

BIAN Zhenqi,CHENG Long,ZHU Zhijin
（Jiangsu Yangli CNC Machine Tool Co.,Ltd.,Yangzhou 225009,Jiangsu China）

The overall introduction has been conducted to the FMS laser cutting machineflexible production line in the text.The component parts of the whole production line have been systematically analyzed.This production line is composed of international advanced automatic stereoscopic warehouse,high performance laser cutting machine and other key equipment,including Mitsubishi touch screen,PMC axis synchronous operation control,automatic loading&unloading device.The bus data communication has been adopted between stereoscopic warehouse and laser cutting machine.The complete machining process has been realized by use of automatic programming software for clients to realize.

Stereoscopic warehouse;Mitsubishi touch screen;Programming logic control（PLC）;Suction feeder;Fork device;Sorting table;Laser cutting machine

TG356.56

A

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.03.010

1672-0121（2017）03-0041-04

2016-12-20；

2017-02-14

2015年揚州市科技成果轉(zhuǎn)化資助項目（YZ2015128）

卞正其（1979-），電氣工程師，從事數(shù)控機床電氣設計。E-mail：BZQCXM@163.com