工业机器人在模压刨花板自动修边的应用

韦香露

（湛江碧丽华模压木制品有限公司，广东 湛江 524334）

模压刨花板，是由橡胶木“枝丫材”资源、通过多道工序加工成的合格刨花，加上改性脲醛树脂胶黏剂和三聚氰胺浸渍纸，在成型的固定模具中，经过高温高压下一次性压制成型（如图1 所示），其产品属木质刨花板中的一个分支，产品的各项物理力学性能都高于普通刨花板，使用范围较广，可用于建筑、家庭、学校用具、物流运输等领域。根据刨花板生产工艺和特点，生产产品的模具由成上模具和下模具组合而成，在生产时上模具在液压缸的压力下缓缓下压，下压到下模具厚度规时停止运动，两模具的接合处就会形成一条接缝，使多余的三聚氰胺浸渍纸从这条接缝伸出，我们称为刨花板的边。在后续工序中要对这个边进行打磨去除，使产品整齐美观，不易割伤。

1 模压刨花板自动化修边蕴含的价值

1.1 提高工作效率，降低工人工作强度

图1 模压刨花板生产示意图

在模压刨花板行业中，由于模压产品无规则变形特性，导致产品很难进行定位跟踪，无法进行产品固定式的机械化加工。长期以来，一直采用人工操作修边的生产方式。工人每天几千次的机械式工作，使用了大量的劳动时间和精力，而且人工修边存在诸多不足，无法保证产品的修边质量。利用工业机器人可高速运行的特性进行修边自动化改造，可保证修边线速度达400mm/s 的线速度以上，以前由两人一组才能完成的修边工序，使用机器人后一个人就可以轻松操作，且多种规格产品可以一键切换，在同等条件下大大降低工人的工作强度，提高了产品修边的工作效率。

1.2 提高修边精度，保障产品质量

在传统模压板修边过程中，修边工序是由人手持打磨设备进行打磨，打磨时的力度大小和打磨速度都会影响产品修边的质量，且人工打磨精度和平整度无法保障，经常有产品被打伤打坏的情况出现，给企业造成了经济损失。利用工业机器人进行自动化改造，结合现代化多种定位方式，能精准地控制产品修边量，稳定产品的修边质量，提高企业的经济效益。

1.3 增强生产过程的安全性

在传统模压板修边过程中，由人工一只手拿打磨机，另一只控制产品的旋转。打磨机在工作时打磨片是高速旋转的，打磨片受力过大时容易破损飞出。操作人员每天几千次重复的操作，工作压力较大难免会发生错误，造成安全事故的发生。且刨花板在修边时会产生大量的粉尘，对操作人员的身体健康造成不良影响，使用机器人进行自动化改造，设备可配备除尘系统，除尘效率可达98%以上，人工只负责整栋产品上下料，减少了粉尘的接触时间和机器伤害，改善了工作环境，减少了环境污染,实现了清洁生产的目标。

2 工业机器人在模压刨花板自动修边的应用

2.1 工业机器人简介

工业机器人是面向各个领域的多自由度的机器设备，它能够自动完成各项工作，是靠自身动力和基数能力完成各种功能的一种机械设备。在各行业生产加工过程中，配合当代自动化生产的需要,把处高温铸件和重型物体等作业的工人从险、脏、重的作业中解放出来。例如，在冲压、铸造、焊接、涂装、搬运等工作中，完成对人体有害物品的运输或生产操控作业。如今，工业机器人已经发展到了第三代，智能化水平已经得到了较大的提升，可依靠自身的视觉信息、触觉信息采集各项数据，精准地完成各项任务。在未来社会发展中，机器人的应用和发展是一个必然的趋势。

2.2 工业机器人持修边机直接修边工作方式

采用六自由度关节机器人加装修边机，模拟人工修边方式进行修边。首先准备一块标准的模压产品，采用真空吸盘固定在指定位置，按照产品尺寸和修边量记录好机器人运动轨迹，设置好机械手运行的各项参数，调好机械手运行的线速度。然后，进行产品修边测试，测试产品规格为1200×420×18，测试数量为20 张，测试速度为全速的30%。从测试的结果得出，在20 张产品修边中仅有10 张产品为合格，其他产品有的修不到有的修的过度，其主要原因是产品变形和密封变化所致。机器人执行命令时轨迹是重复不变的，当板面变化比较少时修边量正常，修出的板面边部均匀平整；当板面变形较大时，向下弯的地方修边刀修不到，向上翘的地方修边刀则直接修平，造成过度修边影响产品等级，因此该修边方式不适用模压板修边工作。

2.3 工业机器人持修边机加激光跟踪工作方式

从上述工作方式中得出，模压刨花板和其他标准材料不一样，标准材料变形量很小，配合高重复精度机器人，可以保证产品合格率98%以上；但模压产品的变形量大且是无规则，固定式轨迹无法进行产品精准修边。所以在上述工作方式的基础上加上激光跟踪传感器，利用激光跟踪传感器的视觉信息识别，实现设备实时在线跟踪，配合强大的操作软件，自动进行运行轨迹调整，解决产品变形修边定位难的问题。但在经过同样的测试方式后，产品修边合格率也仅达到60%多，从修边的产品结果分析得出，由于模压产品修边时修边速度比较快，修边时产生的粉尘、纸碎等，干扰激光跟踪识别能力，往往低地方没修到，高的地方有修的过度了。且修出的板边部不平整，波浪感明显。所以，该修边方式也不能满足需求。

2.4 工业机器人手持修边机加机械跟踪工作方式

从上述的两种修边方案结果得出，机器人直接式轨迹修边或激光跟踪式轨迹修边都有它的局限性，第一种方式适用的是精度高不变形的产品，而第二种方案适用的是运动速度慢变形量少的产品。所以，在工作方式三选择机械跟踪的方式进行产品边部定位，首先在修边机夹具上加装两块微调定位块，对产品边部的上表面和侧面定位，确保修边刀到产品边部的位置保持一致。其次，在加装修边机上下、左右方向的移动轨道，使修边机能跟随产品的上下、左右变化而自动调整位置。按要求安装完成后如图2 所示，对产品进行修边测试，测试产品规格为1200×420×18，测试数量为20 张，测试速度为全速的30%。从测试的结果得出，在20 张产品修边中有19 张产品为合格，有1 张产品在一处在转角地方修边量过少。修边的线速度在直线运动时可达350mm/s,转弯时可达200mm/s。修边速度是人工修边速度的4 倍，且能够一天24 小时连续工作。精准使用机器人修边平整度好、故障率低，精准可满足高效生产的需要。

3 结语

综合上述，应用工业机器人高精度、高速度的运动方式，对模压刨花板进行修边有明显的优势。自动化程度高，操作方便，能够降低修边工人操作技能要求，提高产品修边的精度和平整度，保障产品的质量。同时，机器人长时间运转也不会疲劳，速度可达人工修边的两倍以上，大大提高了生产效率。提高生产操作的可靠性和安全性，减少了人体和粉尘的接触时间，降低了职业病发生概率。为了更好地运用机器人，模压板企业要多利用现代自动化科技，结合企业自身实际情况，改进和完善其中还存在的问题，以此来保障效益的最大化。

图2 机器人自动修边工作图