隨著現(xiàn)代工廠對生產(chǎn)效率的要求不斷提高以及電氣控制技術(shù)的不斷提高，沖壓自動化技術(shù)在近十幾年也得到了飛速發(fā)展，從早期的壓力機(jī)與機(jī)械手之間依靠順序控制實現(xiàn)上下料，發(fā)展到現(xiàn)在的同步壓機(jī)與快速送料機(jī)構(gòu)之間的主從控制耳恭，因而生產(chǎn)效率也得到大幅度地提高。

沖壓是汽車整車生產(chǎn)的四大工藝之一优学，在沖壓工藝中最主要的設(shè)備是壓力機(jī)叹惕，另外還有開卷線翻轉(zhuǎn)機(jī)等其他輔助設(shè)備。壓力機(jī)有人工上下料和自動化上下料兩種方式陡敞，自動化上下料設(shè)備專業(yè)性較強(qiáng)随巴，造價較高。隨著現(xiàn)代工廠對生產(chǎn)效率的要求不斷提高以及電氣控制技術(shù)的不斷提高掖沸，沖壓自動化技術(shù)在近十幾年也得到了飛速發(fā)展殖咨，從早期的壓力機(jī)與機(jī)械手之間依靠順序控制實現(xiàn)上下料，發(fā)展到現(xiàn)在的同步壓機(jī)與快速送料機(jī)構(gòu)之間的主從控制烛亦，因而生產(chǎn)效率也得到大幅度地提高诈泼。沖壓自動化技術(shù)在沖壓自動化設(shè)備中，由于控制性能要求高煤禽，動態(tài)響應(yīng)快铐达，大都使用包含多軸運動控制的伺服技術(shù)岖赋。控制器大都包含邏輯控制和運動控制兩部分功能瓮孙，有些集成在一個控制器上唐断，有些系統(tǒng)的邏輯控制和運動控制分屬兩個控制器。在傳動結(jié)構(gòu)上大都使用伺服電動機(jī)通過同步帶或絲杠傳動杭抠，往復(fù)定位精度在 0.5m m以內(nèi)脸甘。經(jīng)過多年的發(fā)展和完善，現(xiàn)在沖壓自動化設(shè)備大致有以下幾種：

1. 機(jī)械手上下料

機(jī)械手上下料的自動化機(jī)構(gòu)（見圖1）一般包含拆垛裝置偏灿、對中裝置丹诀、上料機(jī)械手、下料機(jī)械手翁垂、穿梭小車等部分忿墅。其中上下料機(jī)械手和穿梭小車一般包含2～3個運動軸，由伺服電動機(jī)驅(qū)動棍潜。世界上生產(chǎn)機(jī)械手的廠家有美國的I S I、日本的小矢部蚕察、瑞典的A B B和臺灣的金峰等针如。

2. 機(jī)器人上下料

機(jī)器人上下料機(jī)構(gòu)一般包含拆垛機(jī)器人、對中裝置犯党、上下料機(jī)器人等艇泡。與機(jī)械手的主要區(qū)別在于，并不使用專用的機(jī)械手臂而是使用通用的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行上下料的操作示董，一般使用載重量在60～100kg的大型工業(yè)機(jī)器人广狂。世界上能夠生產(chǎn)沖壓機(jī)器人的廠家主要有日本的發(fā)那科、安川艾烫，瑞典的A B B镀翁，德國的KUKA等。

3.快速送料機(jī)構(gòu)上下料

快速上下料機(jī)構(gòu)是由機(jī)械手發(fā)展而來的拄讨，速度更快卸悼，是更加具有專業(yè)性的沖壓自動化的專用設(shè)備。這種結(jié)構(gòu)不拘泥于機(jī)械手的二維坐標(biāo)形式椭员，其特殊的機(jī)構(gòu)專用于壓機(jī)間的板料輸送车海，一套壓機(jī)間的輸送機(jī)構(gòu)最多包含十幾個伺服電動機(jī)軸（見圖2所示）。能夠生產(chǎn)快速送料的廠家主要是專業(yè)的沖壓設(shè)備生產(chǎn)廠隘击，如德國的舒勒和日本的小松侍芝。

機(jī)械手上下料的方式出現(xiàn)較早，但由于沒有明顯的優(yōu)勢埋同，現(xiàn)在機(jī)械手上下料其訂貨已經(jīng)越來越少州叠。由于工業(yè)機(jī)器人發(fā)展成熟并且易于維護(hù)棵红，機(jī)器人上下料已經(jīng)越來越成為預(yù)算并不充裕的廠家首選。而快速送料是近10年逐漸興起的留量，其技術(shù)還不是十分成熟窄赋，但由于其速度上的巨大優(yōu)勢，以及能夠和高檔壓力機(jī)緊密結(jié)合的特點楼熄，使其必將在未來的沖壓行業(yè)中扮演重要角色忆绰。三種上下料機(jī)構(gòu)特點對比見下表所示。

同步運動控制技術(shù)

同步運動控制是由伺服驅(qū)動技術(shù)延伸發(fā)展而來的可岂。伺服驅(qū)動器驅(qū)動伺服電動機(jī)并采集反饋信號到驅(qū)動器的核心控制單元律馏，實現(xiàn)高動態(tài)響應(yīng)的運動控制。在數(shù)控加工中心和機(jī)器人的多個伺服軸依靠控制單元的插補運算僵息，實現(xiàn)兩個軸以上的插補運動軌跡曲線腥浪，而在一些對運動控制要求更高的設(shè)備上，要求各個運動軸之間實現(xiàn)主從的同步關(guān)系咕咸，從而進(jìn)一步發(fā)展出了同步運動控制技術(shù)伸四。同步運動控制可以實現(xiàn)兩個機(jī)器人之間的協(xié)同運動。在沖壓自動化設(shè)備中倡剥，同步控制可以實現(xiàn)壓機(jī)之間的同步淡班，壓機(jī)與快速送料機(jī)構(gòu)之間的同步，使整個沖壓生產(chǎn)線達(dá)到最大生產(chǎn)效率（見圖3）檀萝。

目前很多工業(yè)控制集成商都開發(fā)出了同步運動控制功能杀佑，應(yīng)用較多的是西門子的S I M O T I O N運動控制系統(tǒng)和力士樂的 I N D R A W O R K S運動控制。前者在食品加工朋凰、印刷卤连、汽車制造等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，后者在汽車制造和輪胎方面有較多應(yīng)用情组。在沖壓自動化行業(yè)燥筷，能夠提供同步控制解決方案的有德國西門子、力士樂和日本的瑞恩院崇。目前荆责，在國際上，能夠使用同步控制集成技術(shù)在高檔沖壓生產(chǎn)線上的廠家有德國的舒勒萬家頓亚脆、日本的小松做院、瑞士的古德等。在國際上濒持，這些設(shè)備制造商制造的已經(jīng)投產(chǎn)的同步快速沖壓線有很多键耕，主要集中在日本和歐美。在中國也有一些已經(jīng)投產(chǎn)或正在安裝調(diào)試，其中比較具有代表性的是用于一汽轎車的舒勒沖壓線屈雄、上海通用的萬家頓沖壓線村视、北京現(xiàn)代的G U D E L沖壓線和起亞汽車的 G U D E L沖壓線等，他們都是使用了同步技術(shù)并于近幾年投產(chǎn)的沖壓線酒奶。

從電氣控制上講蚁孔，舒勒萬家頓和古德都是使用帶有同步控制功能的工控機(jī)作為控制核心，使用力士樂的伺服驅(qū)動器作為驅(qū)動元件纪孔，使用力士樂的伺服電動機(jī)作為執(zhí)行元件實現(xiàn)運動控制的眠亿。而壓機(jī)是如何作為主軸的呢？這信號來源于安裝在壓機(jī)凸輪上的編碼器现岗，在整個同步控制中這個編碼器就作為主軸也控，其他從軸隨這個主軸按照編輯的同步曲線運動。

如圖4所示Rx代表壓機(jī)主軸辱涨，是一個實軸用省。Vy是虛擬主軸，當(dāng)于壓力機(jī)同步運行時开撤，Rx與Vx耦合败民，當(dāng)送料機(jī)構(gòu)單獨運行時，Rm與Vm解耦合瞒唇。Vx坡驹，Vy，Vi等代表送料伺服機(jī)構(gòu)的送進(jìn)碎领、提升等運動方向的虛擬軸，當(dāng)自動或單次循環(huán)運行時誊涯，Vx與Vm按照事先編制的凸輪曲線同步運行挡毅，實現(xiàn)送料機(jī)構(gòu)的聯(lián)系運動；當(dāng)手動送料機(jī)構(gòu)的各個軸時暴构，Vx等與Vm解耦合跪呈。

圖5~圖7所示用過軟件制作的運動曲線中的橫坐標(biāo)為主軸角度，縱坐標(biāo)為從軸位置取逾，通過不同的同步曲線實現(xiàn)了送料機(jī)構(gòu)各個運動方向的壓力機(jī)的可編程運動控制耗绿。圖5為一條從軸不跟隨主軸運動的同步曲線，圖6為一條從軸跟隨主軸做先加速后勻速在減速的五次方運動曲線砾隅，圖5與圖6的可編程組合市縣了圖7所示完整的同步運動误阻，這條曲線就是Vx，Vy等于Vx之間同步運動所需要的曲線晴埂，為Vx究反，Vy，Vz儒洛，Va精耐，Ve狼速，分別編制的同步曲線如圖8所示。

結(jié)語

同步運動技術(shù)在沖壓線上的應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)效率竿饭，引發(fā)了沖壓行業(yè)的一場革命儿戏，大型沖壓線的整線速度由原來的每分鐘6～8件提升到了 10～15件，自動化生產(chǎn)線的高效率得到了最大的體現(xiàn)不凳。這種快速送料線的成本比原來機(jī)械手機(jī)器人式的自動線整線成本高出30%～40%勤驾，而生產(chǎn)效率提高了近一倍。對于沖壓設(shè)備廠商來說断憨，這也是個壞消息夜痊，因為這意味著用戶不再需要那么多壓力機(jī)了，但提高生產(chǎn)率是現(xiàn)代工業(yè)的必然發(fā)展趨勢瑰保，其他沖壓設(shè)備生產(chǎn)廠商也都在研制自己的同步快速沖壓線淆捆，相信隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，同步運動控制必將得到更加廣泛的應(yīng)用柱阱。

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