‍0 引言

    目前国内尚无真正意义上的激光切割FMS，在当今国外板材切割设备制造行业，该系统也是一种新型产品，不仅可以优化生产流程，消除辅助生产操作和相关运行费用，同时也保证了优良的产品质量和快速安全的投资回报，代表了数控激光切割设备的最新发展趋势。

    目前国际上的激光切割FMS大多针对单台激光切割机，且并未很好地结合生产车间状况，造成效率提升不明显，自动化程度不够高。由于激光切割的板材大多为金属材质，其中尤以碳钢板材为主，笔者公司最新研发的激光切割FMS突破原有观念的束缚，对碳钢板材原料入库出库、自动上下料、激光切割、零件分选等环节作了创造性的设计，使整套激光切割FMS自动化程度更高，更人性化，生产效率大幅提升。

1 传统激光切割FMS加工流程分析

    传统单机激光切割FMS(如图1所示)由激光切割机、桁架、上下料机械手、分选码垛机械手、各类物流小车组成，一般成一直线排布。

    工作流程：1)上下料机械手3将上料小车5上的板材抓起送至激光切割机1；2)切割机1切割完成后由分选码垛机械手4将零件一个个分别放置于分选码垛小车7上；3)由上下料机械手3将废料从切割机1上取出放置于废料小车6上。

    从目前柔性制造要求分析，该系统有以下几处缺陷：

    1)只能实现单台激光切割机柔性生产；

    2)由于上下料机械手与分选码垛机械手在切割机的同一侧，两个机械手必须分别动作；

    3)切割完成后，零件与废料有微连接存在，从而导致分选动作失败；

    4)与生产车间形成不了柔性对接；

    5)整体自动化程度不够，效率偏低。

2 创新激光切割FMS加工流程分析

    笔者公司最新研发的激光切割FMS(如图2所示)由生产车间对接系统、料库系统、激光切割系统、上下料系统、废料分离系统、零件分选系统等组成。

    其中转运车1在绿色通道内沿轨道13运动；转台2可绕自身圆心旋转；上料机械手5及下料机械手10可在桁架6上水平运动，同时自身可进行垂直运动；桁架6的一端与地面固定，另一端与料库3固定；切割机7和8自身带有交换工作台，一张板材在切割时，另一个工作在主机外可进行上下料；切割机7和8的切割废料车12可在两台主机之间对拉。废料分离处理装置9可将留下的废料边框转到废料箱中。

    工作流程：

    1)转运车1上放置一垛原始板材，转运车1到达转台2上后停止，转台2(上面布置“井”字形垂直交叉轨道)自动旋转90。，转运车1进入料库3，料库3将整垛板材放置到货架(未示出)上，同时转运车1回到绿色通道上，完成入库过程。

    2)上料小车4沿轨道进入料库3，料库3按切割需求将指定的一垛板材从货架上取出并放到上料小车4上，上料小车4上有相应的定位装置将板材可靠定位，上料车回到上料位置，完成出库过程。

    3)上料机械手5(上面安装真空吸盘)从上料小车4上吸起一张板材，运送到切割机7(或8)交换工作台上，工作台进入切割机主机完成板材切割过程，此时上料机械手回到上料位置继续吸起一张板材等待上料，一个上料流程完成。

    4)板材切割完成后工作台移出切割主机(上面安装电永磁铁吸盘)，运动到工作台上方将切割完成的板材整体吸起，下料机械手10运动到废料分离台处理装置9的位置，下料机械手10上的电永磁铁与废料分离处理装置9上的电永磁铁共同作用后，克服微连接将废料边框留在废料分离处理装置9上并转至废料箱中，废料箱可沿轨道运动，方便转出处理，废料分离处理流程完成。

    5)下料机械手10将零件带到分拣输送装置位置并将同种零件逐批释放，实现零件分选，分选不及的小零件落入缓存箱中，分选后的零件可由人工码放或者采用机器人码放，零件下料分选流程完成。

3 结语

    1)采用转运车、转台、废料处理等物流装置使激光切割FMS自动化程度更高，与车间其他设备柔性对接，方便车间管理。转运车不一定单独为该激光切割FMS配置，也可以有多个转运车方便板材转运。

    2)桁架与料库集成、上料机械手与下料机械手共用一套桁架、切割废料车的配置等使激光切割FMS结构更为紧凑，占地空间小。

    3)该设计中设置了2台激光切割机，根据需要可同时配置3台或4台激光切割机，桁架为标准拼接组装式结构，可任意延长，方便用户扩展。

    4)配置6套数控系统，分别对应2台激光切割机、料库系统、上料系统、下料分选系统及中央控制，互不干涉，某个环节出现问题后不影响其它环节。

    5)设置备用上料小车进行人工上料，在上下料维护时，切割机可正常工作。方便用户，人性化较好。