FMS激光切割机柔性生产线

卞正其，陈 龙，朱志金

（江苏扬力数控机床有限公司，江苏 扬州 225009）

FMS激光切割机柔性生产线

卞正其，陈 龙，朱志金

（江苏扬力数控机床有限公司，江苏 扬州 225009）

对FMS激光切割机柔性生产线进行整体介绍，系统分析构成整条生产线的各个组成部分。本生产线由国际先进的全自动立体仓库、高性能激光切割机等关键设备组成，包括三菱触摸屏、PMC轴同步运行控制、全自动上下料装置等多种技术，立体仓库与激光切割机采用总线数据通讯，通过自动编程软件为客户实现完整的加工流程。

FMS；激光切割机；立体仓库；三菱触摸屏；PLC；吸料装置

新技术、新材料的发展推动钣金加工制造业向数控化、自动化、智能化方向快速发展。越来越多的钣金企业将目光瞄准自动化程度高、人为干预少的设备，FMS激光切割机柔性生产线在该背景下应运而生。

FMS激光切割机柔性生产线（以下简称生产线）主要包括：立体库（料库）、自动上下料系统（包括机架、吸料装置、叉料装置、成品分拣台）以及平面切割系统（激光切割机）组成。该生产线提供一种激光切割机自动上下料装置及方法，可单独实现自动上下料操作，进一步提高自动化程度，实现板料的自动进出库和仓储管理，配合自动上下料装置和激光切割机对接，可有效降低工人劳动强度，减少操作人员，提高生产率，从而增强企业竞争力。

1 主要参数

如表1所示为FMS激光切割机柔性生产线组成及其参数表。

2 生产线现场分布及工作流程

2.1 生产线工作分布图（图1）

2.2 生产线工作流程图（图2）

表1 FMS激光切割机柔性生产线主要参数

图1 生产线工作区域划分图

3 生产线组成

3.1 立体库

如图3所示，立体库装置主要部件包括三菱触摸屏（电气部分）、三菱PLC（电气部分）、板料存放架、板料存放车、板料存放车定位装置、升降托盘、卸料台（即激光切割机的上料台）含板材分层机构（磁铁分层）以及上料台等。

图2 生产线工作流程图

图3 立体库装置结构示意图

该立体库装置包括8层可选料架，可以一次性装载8种不同规格的金属板材。可最大程度地节省待加工板材在工作现场所占空间，并可便捷地为激光切割机提供不同规格的加工板材。

3.1.1 三菱触摸屏

在三菱触摸屏的平台上对立体库的各个工作流程进行设计，开发了包括手动方式、单步方式、自动方式、交换工作台、全自动上料、全自动下料、报警信息以及帮助信息等工作运行界面，如图4所示。

图4 三菱触摸屏结构示意图

3.1.1.1 手动方式

手动方式包括托架进出和托架升降两个方面，如图5所示。

图5 手动方式界面示意图

（1）托架出、托架进。触摸屏菜单下，点动“托架出”或“托架进”则可以将托料架“拉出”或“推进”，可以测试电机方向的正确性以及限位触点的可靠性。

（2）托架升、托架降。在手动按键按下后，点动“托架升”或“托架升”则可以将托料架“上升”或“下降”，可以测试电机方向的正确性以及限位的可靠性。

3.1.1.2 自动方式

如图6所示，该触摸屏菜单用于自动从料库将板料取出。料库一共有八层，从下到上依次分为：第一层、第二层、第三层、第四层、第五层、第六层、第七层和第八层。

图6 自动取料界面示意图

自动：在“自动”方式下按动“启动”键后，托料架自动运行到取料位置后，将料架从料库取出，取料结束后，再执行自动拉出，自动拉出结束后，再执行自动向下运行，到达零位置后，结束所有动作。

3.1.1.3 全自动上料

如图7所示，该触摸屏菜单是用于给激光切割机上料。当接收到激光切割机的上料请求信号后，通过三菱PLC的逻辑控制，完成选择料架层、自动取料架、自动装载到零层、自动运行到卸料台架处等动作。最后向激光控制系统发出上料完成信号。

图7 全自动上料界面示意图

3.1.2 逻辑控制编程（PLC）

采用三菱FX-3U型PLC，对立体库的各种工作方式进行编程，满足FMS激光切割机柔性生产线的上料部分设计的要求，如图8所示。

3.2 自动上下料装置主要结构

自动上下料装置系统包括机架、吸料装置、叉料装置、成品分拣台等部分，如图9所示。

图8 PLC控制示意图

图9 自动上下料装置示意图

3.2.1 吸料装置

图10 吸料装置示意图

吸料装置构成如图10所示。板材从立体仓库运送至上料台面；吸料装置经电机驱动，水平运动至上料台正上方；气缸下行，吸料装置上的真空吸盘落至上料台待加工板材上；吸盘抽真空（吸住板材）；气缸上行，电机驱动吸料装置运动至激光切割机交换工作台的正上方；气缸下行，板材落至工作台；吸盘释放，将板材放至工作台，完成上料工作。

3.2.2 叉料装置

叉料部件主要由升降传动机构、滑块、支架和料叉组成，如图11所示。激光完成板材的加工后，电机驱动叉料装置运动至板材上方，气缸下行，由叉齿将板材托起，气缸上行，经电机驱动，将板材运送到分拣台，叉齿与板材分开，气缸上行，完成下料的操作。

3.2.3 分拣台

分拣台将加工好的板材拉出，由工人将成品分类摆放。如图12所示。

图11 叉料部件示意图

图12 分拣台示意图

3.3 激光切割机

如图13所示，激光切割机采用龙门搭载式结构，采用进口高精度直线导轨导向，进口精密齿轮齿条和丝杆传动，保证机床的定位精度和重复精度。以Fagor数控系统为专用控制系统，采用了IPG公司的YLS-2000型激光器，随动系统采用一体式非接触传感器（电容式）。该激光切割机具有反应迅捷、精度高等特点。

当自动上下料装置将待加工的金属板材放到激光的交换工作台上后，数控系统接收到有料信号，自动将板材运行到激光切割头下，对板材进行切割加工。加工完成后，电机驱动叉料装置运动到板材上方，气缸下行，由叉齿将板材托起，气缸上行，经电机

图13 激光切割机示意图

1.横梁连接结构 2.横梁 3.Y轴传动结构 4.板材加工台5.Y轴横梁结构 6.X向传动结构驱动，将板材运送到分拣台，叉齿与板材分开，气缸上行，完成下料操作。

4 总结

从钣金加工行业前景来看，越来越多的业内人士看好钣金激光加工行业。FMS激光切割机柔性生产线正是把握金属钣金加工业未来发展方向和脉搏而设计开发的科技前沿产品。

[1]闵 鹏.锻压机床智能化探析[J].锻压装备与制造技术，2016，51（3）.

[2]倪建成.冲压自动化生产线技术特点浅析[J].锻压装备与制造技术，2014，49（2）.

[3]杜 驰.D406A钢大直径圆筒强力旋压数值模拟研究[J].锻压装备与制造技术，2016，51（3）.

[4]胡玉龙.基于本体的飞机数字化柔性装配工艺模型[J].锻压装备与制造技术，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年扬州市科技成果转化资助项目（YZ2015128）

卞正其（1979-），电气工程师，从事数控机床电气设计。E-mail：BZQCXM@163.com