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로봇 벤딩 유닛의 기술적 특성 및 응용 분야

현재, 지능적이고 유연한 가공 기술은 고급 판금 가공 제조업체들의 추구이자 열망이 되었습니다. 이러한 시장 환경 속에서 로봇 벤딩 장치가 등장하게 되었습니다.

판금 벤딩 기술의 현황 분석

판금 산업에서 대부분의 기업은 현재 전통적인 벤딩 공정을 사용하고 있습니다. 생산 과정에서 제품의 종류, 규격, 소량 생산 등의 특성으로 인해 여러 가지 어려움이 발생합니다. 유압 프레스 브레이크 기계 가공물을 벤딩하는 작업을 완료하기 위해서는 여전히 많은 숙련되고 경험이 풍부한 판금 벤딩 작업자가 필요합니다.

하지만 실제 업무에서는 다음과 같은 문제점이 발생합니다.

첫째, 작업자가 장시간 작업하기 때문에 체력이 저하되어 매번 공작물의 상하 위치가 일정하지 않게 됩니다.
둘째로, 작업자는 로봇처럼 안정적인 자세를 유지할 수 없으므로, 수작업의 영향으로 인해 굽힘 가공물의 크기와 굽힘 정밀도를 보장할 수 없어 완제품의 품질이 저하될 수 있습니다.
셋째, 대형 공작물을 다룰 때는 일반적으로 3~4명의 작업자가 필요하며, 인력 확보의 어려움과 높은 비용이 기업이 직면하는 과제입니다.
넷째, 기존의 벤딩 공정을 따르는 것은 작업자의 안전에 문제가 있습니다. 공작물을 들어 올릴 때 상당한 안전 위험이 발생하며, 이는 작업 관련 사고로 이어지기 쉽습니다.

오늘날 프레스 브레이크의 제조 기술과 정밀도는 과거에 비해 크게 향상되었지만, 현재의 요구 사항과 지능형 제조 사이에는 여전히 상당한 격차가 존재합니다.

지능형 생산, 개인 맞춤형 서비스 제공, 서비스 지향적 확장, 네트워크 협업 측면에서 판금 장비 제조 분야와 수요 측면 모두에서 공동 혁신 및 개발이 여전히 필요합니다. 이러한 혁신과 응용 분야 확대는 생산성 향상과 활용도 증대를 위한 또 다른 중요한 요소입니다.

전통적인 판금 벤딩 산업에는 해결해야 할 문제점들이 있다.

판금 산업에서 전통적인 벤딩 방식은 다음과 같은 문제점을 해결해야 합니다.

기존의 벤딩 공정은 다양한 종류, 소량 생산 및 빠른 전환이 어렵다는 단점이 있습니다.
판금 산업에서 가공물의 고정밀 벤딩은 정밀도가 낮고 품질이 불안정합니다.
판금 절곡기 조작원은 부족하고, 작업 강도는 높다.
인건비, 안전 위험, 공정 배치, 관리 및 운영.

위의 문제들은 다음과 같은 지능형 로봇 벤딩 유닛을 선택함으로써 해결할 수 있습니다. CNC 프레스 브레이크 기계6축 로봇 및 7축 가이드 레일, 공급 스테이션, 자석 판 분리 장치, 사전 정렬 위치 지정 작업대, 판 뒤집기 메커니즘, 공급 그리퍼, 완제품 적재 장치, 금형 라이브러리, 오프라인 프로그래밍 소프트웨어, 파라메트릭 프로그래밍 소프트웨어, 2차 개발 벤딩 소프트웨어 및 확장 서비스.

로봇 벤딩 유닛의 구성

로봇을 핵심 실행 구성 요소로 사용하는 CNC 유압 프레스 브레이크는 고효율, 고품질 및 높은 유연성이라는 장점을 가진 고도로 자동화된 장비 조합입니다.

유연 절곡기 장치에서 적절한 부품 조합을 선택하면 절곡 효율과 유연성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 절곡 정확도는 절곡기 자체의 정확도, 절곡 로봇의 위치 정확도, 그리고 로봇과 절곡기 간의 협업 제어에 따라 달라집니다.

협업 제어의 어려움은 로봇과 프레스 브레이크 기계 간의 속도 일치뿐만 아니라 공작물을 지지하는 로봇의 이동 궤적에 있습니다. 추적 효과가 미흡하면 굽힘 각도 성형 결과와 판재 표면의 평탄도에 심각한 영향을 미쳐 최종 제품의 품질이 저하됩니다.

아래 그림과 같이 표준 벤딩 가공 장치는 로봇과 CNC 유압 프레스 브레이크를 핵심 부품으로 하고, 그리퍼, 로딩 테이블, 언로딩 테이블, 위치 지정 작업대, 뒤집기 프레임, 그리퍼 교체 장치 및 다양한 감지 센서를 보조 부품으로 구성합니다.

로봇식 프레스 브레이크의 주요 부품

그리퍼는 로봇이 수작업을 대체하고 공작물을 집어 옮기는 데 사용하는 "손"입니다. 벤딩 로봇의 그리퍼는 일반적으로 금속 프레임에 설치된 여러 개의 흡착판으로 구성됩니다.

적재 및 하역 플랫폼은 일반적으로 팔레트를 쌓아 올리는 방식을 사용하며, 원자재와 완제품을 운반하기 위해 컨베이어 벨트나 롤러를 사용하는 장치도 있습니다. 유성 판지는 접착력이 강해 여러 장의 판지가 한꺼번에 집어 올려질 수 있습니다. 따라서 집어 올려지는 판지가 낱장으로만 구성되도록 공급 테이블 옆에 자석 분할 장치와 같은 다양한 분할 장치 및 감지 센서를 설치할 수 있습니다.

위치 조정 작업대는 경사면과 차단 가장자리로 구성되어 있으며, 작업대 표면에는 약간 튀어나온 구슬들이 분포되어 있습니다. 로봇이 강판을 위치 조정 작업대 위로 옮기면, 강판은 중력에 의해 가장자리로 자유롭게 미끄러져 갑니다. 위치 조정 작업대의 고정된 위치와 가장자리 덕분에 로봇이 강판을 다시 잡을 때 강판과 그리퍼의 위치가 비교적 정확하게 고정되어 다음 굽힘 단계에 대한 기준점을 제공합니다.

플립 프레임은 그리핑 장치를 고정하는 프레임입니다. 로봇이 공작물을 다른 위치에서 집어 올려야 할 때, 공작물을 플립 프레임에 고정시킨 후 새로운 위치에서 다시 공작물을 집어 올릴 수 있습니다. 특수한 경우에는 벤딩 머신 금형을 사용하여 공작물을 클램핑하고 그리핑 위치를 변경할 수도 있습니다.

로봇 벤딩 가공 장치의 워크플로우

벤딩 가공 장치의 작업은 크게 로딩, 피킹, 센터링, 뒤집기, 벤딩 및 적재의 6가지 공정으로 나뉩니다.

적재: 처리해야 할 접시 전체를 수동으로 적재 플랫폼에 올려놓고, 모든 접시 처리가 완료된 후 로봇이 트레이를 가져가지 못하도록 적재 플랫폼에 접시 감지 스위치를 설치합니다.
자재 집기: 로봇은 공급 테이블 위치로 이동하여 그리퍼에 설치된 초음파 센서를 통해 판재의 높이를 감지합니다. 감지된 데이터를 기반으로 로봇은 판재를 집기에 적합한 위치로 자동으로 이동합니다. 판재를 집은 후에는 두께 측정 장치를 통해 판재의 두께를 측정하여 여러 장의 판재를 한꺼번에 집을 때 발생할 수 있는 가공 오류를 방지합니다. 두께 측정이 완료되면 정렬 단계로 넘어갈 준비가 됩니다.
중심 맞추기: 로봇은 위치 지정 테이블 위치로 이동하여 판금을 위치 지정 테이블 위에 올려놓고 정확한 위치를 지정합니다. 위치 지정이 완료되면 판금을 다시 잡고 벤딩 작업을 준비합니다.

뒤집기: 공정 요구 사항에 따라 뒤집기 프레임 사용 여부를 결정합니다. 필요한 경우 로봇을 뒤집기 프레임 위치로 이동시켜 판금을 뒤집기 프레임 위에 놓고, 판금을 놓을 때 로봇이 판금에 닿지 않도록 주의합니다. 뒤집기가 완료되면 판금을 잡습니다.
벤딩: 로봇은 벤딩 머신 위치로 이동하여 판금을 벤딩 머신의 하부 금형에 평평하게 펴고, 벤딩 머신의 후방 핑거 센서를 통해 정확하게 위치를 지정합니다. 위치 지정이 완료되면 로봇은 CNC 프레스 브레이크에 벤딩 신호를 보내고 벤딩 머신과 협력하여 벤딩 동작을 완료합니다. 추가 벤딩이 필요한지 여부와 벤딩을 계속할지 여부를 결정합니다. 벤딩은 핵심 단계이며, 벤딩의 기술적 난이도는 로봇과 벤딩 머신 간의 협동 동작, 즉 벤딩 추종에 있습니다. 로봇이 판금의 벤딩을 클램핑하거나 지지할 때 판금이 변형되는데, 로봇은 특정 궤적 알고리즘에 따라 원호 운동으로 판금을 추종하면서 항상 판금과 상대적으로 일정한 위치를 유지해야 합니다.

적재: 로봇이 하역 테이블 위치로 이동할 때, 공작물의 형태 차이로 인해 일반적인 매트릭스 적재, 단층 및 복층 교차 적재, 전방 및 후방 맞물림 적재 등 다양한 적재 공정이 수행됩니다.

로봇 벤딩 유닛의 기술적 특징

설계 및 개발

로봇 벤딩 설계 연구 개발은 고객의 요구와 목표를 최우선으로 고려하여 사용자 개개인의 맞춤형 요구 사항에 중점을 둡니다. 로봇 벤딩 제조업체는 벤딩 로봇 솔루션을 설계하기 전에 다음 사항을 충족해야 합니다.

각 기술 솔루션 개발 과정에서 고객과 상세한 기술 협의를 진행합니다.
고객이 제공한 가공 도면에 대해 컴퓨터 시뮬레이션 분석을 수행합니다.
고객이 일반적으로 사용하는 가공품에 대해 현장 샘플 테스트를 실시합니다.
고객 작업물과 공정 데이터를 분류하고 분석합니다.

상기 절차 작업 완료를 확인한 후 기술 계획을 수립합니다. 기술 계획 및 설계 도면이 고객의 승인을 받으면 종합 설계를 진행합니다.

SC 로봇 벤딩 유닛은 재료, 구조, 센서, 실시간 보정, 추적, 레이저 각도 측정, 자동 금형 교체, 자동 그리퍼 교체, 소프트웨어 및 제어, 파라메트릭 프로그래밍, 오프라인 프로그래밍, 생산 관리 소프트웨어, 버스 제어 기술 등 모든 측면에서 첨단 3D 설계를 채택했으며, 국제 최고 수준의 브랜드 소프트웨어와 하드웨어를 사용합니다. 벤딩 머신 본체 설계에는 세계 최고 수준의 설계 소프트웨어와 방법을 사용하여 구조 역학 분석을 수행했습니다. 수년간의 설계 경험과 벤딩 머신 프레임의 구조적 특성에 대한 깊은 이해를 바탕으로, 각 힘 지점에 대해 유한 요소 해석을 실시하여 벤딩 머신의 측면 숄더, 상부 크로스빔, 하부 크로스빔의 역학적 분석을 완료함으로써 공작기계 설계의 합리성, 신뢰성 및 안정성을 완벽하게 보장했습니다.

로봇 벤딩 유닛의 설계는 생산 공정 중 실시간 데이터 교환, 보정 및 벤딩 추적을 위해 최신 기술(소프트웨어, 하드웨어)을 활용하여 지능형 제품 컨셉을 구현하는 것을 목표로 합니다. 해결된 주요 문제점과 달성된 결과는 다음과 같습니다.

(1) 맞춤형 판금 생산의 공정상의 어려움을 해결하고 엘리베이터 산업에서 다품종, 소량 생산(5-10개), 다양한 부품의 빠른 전환 생산 문제를 해결했습니다.

(2) 불안정한 제품 품질, 부품의 낮은 정밀도, 불량한 제품 일관성 문제를 해결했습니다.

(3) 생산 효율이 낮고 생산 배치 및 공정 경로가 불합리한 문제를 해결했습니다.

(4) 수동 굽힘 작업에서 발생하는 채용의 어려움, 높은 노동비용, 높은 노동 강도 문제를 해결했습니다.

(5) 향상된 굽힘 정확도와 자동화, 강화된 기업 지능형 제조 기능, 강화된 고객 방문의 시각적 효과.

벤딩 후속 기술

SC 로봇 벤딩 유닛은 벤딩 공정 중 벤딩 브레이크 머신 슬라이더의 작동 속도에 따라 다양한 크기와 판 두께의 공작물을 자동으로 추적하고 조정할 수 있습니다. 이 기술은 SC SHENCHONG의 로봇 벤딩 전용 응용 소프트웨어 패키지를 통해 구현됩니다.

레이저 각도 측정 기술

AMS 각도 측정 시스템은 폐루프 레이저 각도 온라인 측정 시스템을 사용합니다. 로봇의 자동 벤딩 공정 중, AMS의 자동 적용 프로그램과 내장형 레이저 각도 측정 장치가 탑재된 자동 각도 측정 시스템이 SHENCHONG 시스템과 연동하여 벤딩 각도의 정확도를 보장합니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.

(1) 레이저 온라인을 통해 반동 후 공작물의 굽힘 각도를 감지합니다.

(2) 힘 감지 시스템은 굽힘 반발량을 자동으로 계산합니다.

(3) 부품의 깊이는 하부 금형의 너비에 따라 자동으로 조정될 수 있습니다.

(4) 폐쇄 루프 레이저 각도 온라인 측정 시스템을 통해 굽힘 수율이 99.5% 이상에 도달하도록 보장됩니다.

로봇 자동(ATC) 그리퍼 교체 및 프레스 브레이크 툴링 교체

로봇 자동(ATC) 그리퍼 및 프레스 브레이크 툴링 금형 교체는 판금 분야에서 완전 지능화되고 자동화된 작업 방식으로, 자동 금형 교체 소프트웨어, 로봇 및 금형 라이브러리로 구성됩니다. 자동 금형 교체 시스템을 장착하면 정밀 벤딩 센터는 다양한 제품을 소량씩 자동으로 무작위로 벤딩할 수 있습니다. 자동 금형 교체 기능을 활용하면 벤딩 기계의 금형이 더 이상 제약 요소가 되지 않으며, 전체 공정을 무인으로 처리할 수 있습니다. 로봇의 자동 기계 장치에 장착된 그리퍼는 금형을 매우 빠르게 교체하고 언제든지 다음 부품 배치를 벤딩할 수 있습니다.

자동 프레스 브레이크 공구 교체 소프트웨어

자동 금형 교체 소프트웨어의 주요 특징은 다음과 같습니다.

(1) 첨부된 그래픽 인터페이스를 통해 사용자는 전체 시스템의 현재 상태를 즉시 확인할 수 있습니다. 인터페이스의 오른쪽에는 금형의 상태를 나타내는 그래픽이 있으며, 이 그래픽은 금형의 현재 위치를 구분합니다.

(2) 전체 인터페이스는 벤딩 상부 펀치 영역, 벤딩 하부 다이 영역 및 금형 라이브러리를 포함합니다. 금형의 표시는 금형 자체의 크기와 클램핑된 워크스테이션의 위치를 따릅니다.

(3) 상부 금형과 하부 금형을 서로 다른 색상으로 구분합니다. 인터페이스의 좌측 상단에는 벤딩기에 설치된 금형에 대한 상세 설명이 있습니다. 두 부분으로 구성되어 있으며, 하나는 상부 금형에 대한 설명이고 다른 하나는 하부 금형에 대한 설명으로, 식별 코드와 존재 위치를 통해 클램핑된 금형을 설명합니다.

CNC 순차 벤딩 기술

CNC 순차 벤딩 기술은 형상 및 위치 공차에 대한 요구 사항이 있는 공작물 가공에 적합한 고정밀 벤딩 제어 시스템입니다. 이 장치는 트랙이 있는 두 세트의 CNC 전진 푸싱 장치 작동 시스템으로 구성됩니다. 변위는 센서를 통해 전달되고 피드백되며, 전체 작동은 CNC 시스템에 의해 제어됩니다. 제어 축은 X3/X4 및 Z3/Z4로 구성됩니다. 변위식 CNC 전진 푸싱 장치와 벤딩용 후방 스토퍼를 구성함으로써 공작물 크기가 ±1mm에 달하더라도 주요 치수를 제어 가능한 오차 범위 내에 유지할 수 있어 공작물의 정확도와 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

소프트웨어 및 제어

로봇 벤딩 유닛에는 파라메트릭 프로그래밍 소프트웨어, 오프라인 프로그래밍 소프트웨어 및 생산 관리 소프트웨어를 적용했습니다. 동시에 2차 벤딩 후속 기능, 자동 금형 교체, 자동 그리퍼 교체, 유연한 적재, 실시간 보정, 판재 가장자리 검색, 유연한 뒤집기 기술 및 버스 제어 기술을 개발했습니다. 이를 통해 다양한 고객의 판금 벤딩 관련 기술 및 소프트웨어 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

로봇 굽힘 문제 및 해결책

우리가 사용할 때 로봇식 프레스 브레이크 판금 벤딩 작업 중에는 해결 방법이나 예방 방법을 모르는 몇 가지 작은 문제에 직면할 수 있습니다. SC SHENCHONG은 로봇이 겪기 쉬운 다섯 가지 문제점과 그에 대한 해결책을 아래에 정리했습니다.

긴 변을 평평하게 만든 후에는 들어 올리는 작업이 필요합니다.

원인 분석: 평평하게 펴야 하는 가장자리가 길어서 평평하게 펴는 과정에서 제대로 눌러지지 않아 끝부분이 평평해진 후 휘어지는 현상이 발생합니다. 이러한 현상은 평평하게 펴는 위치와 밀접한 관련이 있으므로 평평하게 펴는 과정에서 위치에 주의해야 합니다.

구부리기 전에 먼저 모서리를 구부린 다음 평평하게 펴세요.
단계별로 평평하게 만들기: 먼저 끝부분을 눌러 평평한 가장자리를 아래쪽으로 구부립니다. 바닥면을 평평하게 만듭니다.

프레스 브레이크 공구를 교체하면 가공 치수가 변경됩니다.

원인 분석: 가공 과정 중 공작물에 가해지는 전방 압착력으로 인해 공작물이 앞으로 이동하면서 전방의 작은 경사각 치수 L이 증가합니다.

해결책:

그림의 음영 부분을 갈아냅니다. 보통 차이가 나는 만큼 보정합니다.
간편 금형의 자체 위치 조정 부품을 모두 갈아내고 고정 게이지를 사용하여 위치를 조정하십시오.

절단할 재료의 전체 크기(펼쳤을 때 기준)가 너무 작거나 너무 커서 원형 표면에 맞지 않습니다.

원인 분석:

엔지니어링 배포 오류입니다.
절단 크기가 잘못되었습니다.

해결책:

편차 방향, 총 상향 편차량, 벤딩 공구 개수를 기준으로 각 벤딩에 대한 할당량을 계산합니다. 계산된 할당 허용 오차가 허용 오차 범위 내에 있으면 가공물은 합격입니다.

크기가 너무 큰 경우, 작은 V자형 홈을 사용하여 가공할 수 있습니다.

크기가 너무 작으면 큰 V자형 홈을 사용하여 가공할 수 있습니다.

벤딩 로봇이 구멍을 뚫고 장부와 촉을 결합한 후, 구멍이 팽창하거나 균열이 생기거나, 장부와 촉이 단단히 맞지 않아 변형이 발생할 수 있습니다.

원인 분석:

장부구멍이 꽉 조여지지 않는 이유는 구멍이 충분히 팽창하지 않았기 때문입니다.
변형은 구멍의 정렬 불량 또는 잘못된 장부촉 이음 방식 때문에 발생합니다.

해결책:

R각이 큰 펀치를 선택하고, 당기고 뒤집을 때 구멍 주변의 거스러미에 주의하십시오.
샐러드 구멍에 가하는 압력을 높이고, 구멍을 더 깊게 파고, 큰 R자형 펀치를 사용하십시오.
장부맞춤 방식과 구멍 정렬 불량의 원인을 변경하십시오.

결론

기계 산업 전반의 발전과 더불어 판금 제조 산업에서도 생산 설비에 대한 요구 수준이 한층 높아질 것입니다. 결국 사용자의 문제를 해결하는 데 도움을 주는 장비가 선호될 것입니다. SC 로봇 벤딩 유닛은 고객 맞춤형 생산 방식, 최적의 하드웨어 및 소프트웨어 조합을 제공하며, 다양한 제품 생산, 소량 생산, 빠른 전환, 그리고 시제품 시험 생산이 필요 없는 고객에게 적합합니다.

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