?0 引言

    目前國內尚無真正意義上的激光切割FMS，在當今國外板材切割設備制造行業，該系統也是一種新型產品，不僅可以優化生產流程，消除輔助生產操作和相關運行費用，同時也保證了優良的產品質量和快速安全的投資回報，代表了數控激光切割設備的最新發展趨勢。

    目前國際上的激光切割FMS大多針對單臺激光切割機，且并未很好地結合生產車間狀況，造成效率提升不明顯，自動化程度不夠高。由于激光切割的板材大多為金屬材質，其中尤以碳鋼板材為主，筆者公司最新研發的激光切割FMS突破原有觀念的束縛，對碳鋼板材原料入庫出庫、自動上下料、激光切割、零件分選等環節作了創造性的設計，使整套激光切割FMS自動化程度更高，更人性化，生產效率大幅提升。

1 傳統激光切割FMS加工流程分析

    傳統單機激光切割FMS(如圖1所示)由激光切割機、桁架、上下料機械手、分選碼垛機械手、各類物流小車組成，一般成一直線排布。

    工作流程：1)上下料機械手3將上料小車5上的板材抓起送至激光切割機1；2)切割機1切割完成后由分選碼垛機械手4將零件一個個分別放置于分選碼垛小車7上；3)由上下料機械手3將廢料從切割機1上取出放置于廢料小車6上。

    從目前柔性制造要求分析，該系統有以下幾處缺陷：

    1)只能實現單臺激光切割機柔性生產；

    2)由于上下料機械手與分選碼垛機械手在切割機的同一側，兩個機械手必須分別動作；

    3)切割完成后，零件與廢料有微連接存在，從而導致分選動作失敗；

    4)與生產車間形成不了柔性對接；

    5)整體自動化程度不夠，效率偏低。

2 創新激光切割FMS加工流程分析

    筆者公司最新研發的激光切割FMS(如圖2所示)由生產車間對接系統、料庫系統、激光切割系統、上下料系統、廢料分離系統、零件分選系統等組成。

    其中轉運車1在綠色通道內沿軌道13運動；轉臺2可繞自身圓心旋轉；上料機械手5及下料機械手10可在桁架6上水平運動，同時自身可進行垂直運動；桁架6的一端與地面固定，另一端與料庫3固定；切割機7和8自身帶有交換工作臺，一張板材在切割時，另一個工作在主機外可進行上下料；切割機7和8的切割廢料車12可在兩臺主機之間對拉。廢料分離處理裝置9可將留下的廢料邊框轉到廢料箱中。

    工作流程：

    1)轉運車1上放置一垛原始板材，轉運車1到達轉臺2上后停止，轉臺2(上面布置“井”字形垂直交叉軌道)自動旋轉90。，轉運車1進入料庫3，料庫3將整垛板材放置到貨架(未示出)上，同時轉運車1回到綠色通道上，完成入庫過程。

    2)上料小車4沿軌道進入料庫3，料庫3按切割需求將指定的一垛板材從貨架上取出并放到上料小車4上，上料小車4上有相應的定位裝置將板材可靠定位，上料車回到上料位置，完成出庫過程。

    3)上料機械手5(上面安裝真空吸盤)從上料小車4上吸起一張板材，運送到切割機7(或8)交換工作臺上，工作臺進入切割機主機完成板材切割過程，此時上料機械手回到上料位置繼續吸起一張板材等待上料，一個上料流程完成。

    4)板材切割完成后工作臺移出切割主機(上面安裝電永磁鐵吸盤)，運動到工作臺上方將切割完成的板材整體吸起，下料機械手10運動到廢料分離臺處理裝置9的位置，下料機械手10上的電永磁鐵與廢料分離處理裝置9上的電永磁鐵共同作用后，克服微連接將廢料邊框留在廢料分離處理裝置9上并轉至廢料箱中，廢料箱可沿軌道運動，方便轉出處理，廢料分離處理流程完成。

    5)下料機械手10將零件帶到分揀輸送裝置位置并將同種零件逐批釋放，實現零件分選，分選不及的小零件落入緩存箱中，分選后的零件可由人工碼放或者采用機器人碼放，零件下料分選流程完成。

3 結語

    1)采用轉運車、轉臺、廢料處理等物流裝置使激光切割FMS自動化程度更高，與車間其他設備柔性對接，方便車間管理。轉運車不一定單獨為該激光切割FMS配置，也可以有多個轉運車方便板材轉運。

    2)桁架與料庫集成、上料機械手與下料機械手共用一套桁架、切割廢料車的配置等使激光切割FMS結構更為緊湊，占地空間小。

    3)該設計中設置了2臺激光切割機，根據需要可同時配置3臺或4臺激光切割機，桁架為標準拼接組裝式結構，可任意延長，方便用戶擴展。

    4)配置6套數控系統，分別對應2臺激光切割機、料庫系統、上料系統、下料分選系統及中央控制，互不干涉，某個環節出現問題后不影響其它環節。

    5)設置備用上料小車進行人工上料，在上下料維護時，切割機可正常工作。方便用戶，人性化較好。