工業機器人在沖壓自動化生產線中的應用

摘 要：隨著科學技術的發展，工業中的自動化程度在逐步加深。工業機器人因其具有更高的安全系數、更低的生產成本以及更強的操作靈活性而得到了廣泛應用。將工業機器人引入到沖壓自動化生產線上，是切合實際生產需求與發展需要的。文章將對工業機器人在沖壓自動化生產線中的應用進行介紹。

關鍵詞：工業機器人；沖壓自動化；生產線；優化

引言

隨著社會經濟的發展，人們對工業產品的需求量在不斷增加，傳統的人工加工已經無法滿足高速膨脹的社會需求。在工業生產中應用沖壓自動化生產線，不僅可以滿足生產需求、提高生產質量，更有利于企業規模的壯大。將工業機器人引入到沖壓自動化生產線上，可以有效提高勞動生產率、提升生產安全系數[1]。

1 工業機器人

1.1 工業機器人的概念

在工業領域中應用的多關節和多自由度的機械手或機器人稱為工業機器人。工業機器人通過預先設定程序，可以自動執行工作，通過其自身的控制系統和動力系統實現預定功能[2]。在工業機器人工作過程中，工作人員可以對其進行控制指揮，也可由技術人員預先編程，使機器人自動完成工作。

1.2 工業機器人的結構特征

1.2.1 結構類型

控制系統、機器人主體以及驅動系統等基礎成分共同構成了工業機器人，其中機器人主體指的是機器人的機座和執行機構，驅動系統由傳動機構和動力裝置構成。機器人多數具有1-3個自由度的腕部運動，具有的自由度總數在3-6個。在工業機器人作業時，有控制系統中輸入的程序對驅動系統和機器人主體發號施令，并對執行動作進行有效控制。

1.2.2 特性分析

工業機器人可以將數控機床伺服軸與遙控操作器連桿機構連通，通過預先設定的程序進行自動運行。沖壓自動化生產線上使用的工業機器人具有行走功能，可以通過對人類感知系統的模擬來完成作業任務，極大的降低了生產成本。工業機器人的柔性程度較高，還能夠通過對控制程序的修改來實現其他功能和動作[3]。

2 在沖壓自動化生產線中應用工業機器人

在工業制造中，工業機器人的用途通常都是替代人來做一些危險、單調、重復率較高的工作。

2.1 工業機器人在沖壓自動化生產線中應用的運行方式

在沖壓自動化生產線中應用的工業機器人，其主要工作流程依次是：垛料拆垛、板料對中、上料機器人放料、首臺壓機沖壓、下料機器人取料放料、壓機沖壓、根據工序數量循環、下料機器人取料放料、末端壓機沖壓、線尾機器人取料放料、皮帶機輸送、人工碼垛等[4]。

2.2 工業機器人在沖壓自動化生產線應用中的拆垛系統

沖壓自動化生產線中，主要使用的拆垛系統是自動拆垛單元，包含的裝置有磁性傳送帶機、拆垛小車和自動涂油裝置等。按照位置的不同，磁性傳送帶可分為導出式和導入式兩種，通過導出式傳送帶可將板料送入中臺，通過導入式傳送帶工業機器人可將物料從拆垛機中取出，放入涂油機中。拆垛小車的作用是在上料后或上料區中停放，以便工業機器人取料。在對板材進行涂油時，需將板料置于自動涂油機中，對其表面涂油，以提升板件的抗腐蝕能力和潤滑程度。

2.3 工業機器人在沖壓自動化生產線應用中的控制系統

控制系統對沖壓自動化生產線上工業機器人的應用具有決定性影響，其中的工業機器人的功能的完備程度和動作的準確性都是由先進、可靠的控制系統做保障的[5]。本文講述的自動化控制系統，其主要工作是對上下料系統、線尾輸送系統、中臺系統、拆垛機遇涂油機進行統一調度、監管和控制。通過對自動化系統的數據層和物理層中各種系統軟硬件的結構和配置進行修改，可有效實現對工業機器人的統一調度。

2.3.1 控制系統的物理層

物理層處于自動化控制系統的最低層，也是控制系統的最基礎部分。物理層涵蓋了控制系統中所需的所有物理設備，包括電動機、電磁閥、檢測單元、輸入設備、現場操作站等。這些設備通過現場總線的連接，可以與數據層的PLC直接進行數據交換，以實現系統對設備數據的采集，以及系統對機器人動作的控制。

2.3.2 控制系統的數據層

在控制系統中使用的現場總線技術，可以有效實現各部門的單獨控制和連線自控，通過工業以太網，使用現場總線技術可以確保自動化系統運行的穩定性。使用PROFIBUS-DP現場總線，可以將控制系統與工業機器人系統進行對接，在壓力機的控制系統配備Ethemet card時，可以實現控制系統上層與下層的信息互聯[6]。

2.3.3 控制系統的操作面

在工業機器人的操作中使用的人機界面采用的設備是觸摸屏，各控制單元的觸摸屏通過Profibus總線進行互聯，實現相互通信。各觸摸屏上都會顯示其所在控制單元的診斷信息，通過對診斷信息的分析，將工業機器人的錯誤操作顯示出來，并發出預警。各觸摸屏中的數據都會上傳到總控制平臺上，控制平臺可通過控制單元反饋的數據確定故障點，以便工作人員及時進行故障處理。

2.4 工業機器人在沖壓自動化生產線應用中的安全系統

使用工業機器人的安全性，是人們將機器人引入到生產制造中最看重的優勢之一，技術人員對工業機器人的安全保障系統應進行及時檢查、維護和完善。主PLC系統通過使用Profibus總線，可以實現對機器人在安全區的實時監控，在出現問題時能夠及時預警，通知操作人員對設備機器進行及時維修，對故障進行及時處理。

2.5 工業機器人在沖壓自動化生產線應用中的仿真模擬系統

在將工業機器人運用到沖壓自動化生產線中時，需要對工業機器人的動作和工作程序進行校準。在校準過程中，工業機器人可以通過對虛擬的沖壓生產線環境的適應達到作業所需標準，之后再將其投入到真實的生產線上工作[7]。這樣做不僅可以及時發現工業機器人自身以及所運行的系統中的漏洞，還能夠調節工業機器人與現場作業的節奏，提高生產效率。在工業機器人作業的過程中，可以對其進行離線調試，通過模擬機器人的動作模式和運行路線，對機器人進行調整，有效縮短了調試所需的時間，增強了設備系統的安全性。

3 結束語

文章對工業機器人的概念、結構和特點進行了介紹，并對沖壓自動化生產線中運用工業機器人的原理和實施措施進行了論述。沖壓自動化生產線正在工業制造領域的生產制造中越來越普及，工業機器人的應用對優化沖壓自動化生產線具有重要作用，其在工業中的應用將越來越廣泛。

參考文獻

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