工業機器人在電機外殼加工生產線上的應用

摘 要：本文研究目的為利用機器人替代人工，使電機外殼加工生產線能夠更快速便捷地生產產品。文中將工業機器人使用于生產流水線中的上、下料及分揀環節中，并對機器人設置相關程序，使機器人融入數控加工流程內，既能使生產自動化、科技化的同時，亦可保證產品產量、質量等參數不受影響，與人工生產對比有較大優勢。

關鍵詞：工業機器人；加工生產線；應用研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.058

工業機器人的設計初衷為提升生產效率，提高生產質量，因其與人類不同，不會因經多次機械操作后產生疲憊感而導致工作質量降低、速度變慢，且機器人可執行人類較難以執行的任務，如生產材料對人體較有害、生產材料經加熱無法觸摸等，目前工業機器人的設計與制作已趨于產業化，已廣泛應用于汽車、電子電器、零件加工等領域。行業發展迅速的同時亦受到了國家政策的相關支持，國家已將工業機器人設計與制造作為重點發展的十大領域之一。本文以FANUC機器人為例，將其應用于電機外殼加工生產線中，分析其應用方式，將工業機器人與數據加工線中相關部分有機結合，將二者優勢綜合性發揮。

1 加工線系統分析

1.1 系統架構

目前廣泛使用的電機外殼加工生產線已經過各類實踐，擁有一套成熟的生產模式。其主要結構由上料傳送帶、下料輸送帶、行走機器人、固定機器人、立式加工中心、數控車床、成品欄、控制系統組成，此系統中主要應用工業機器人的階段為加工與分揀階段。電機外殼零件較為復雜，系統元件較多，零件中以鋁合金材料為主，元件中存在鉆孔、攻絲、內孔等工序。使用機器人與數控加工技術結合，立足自動化視角，對元件進行加工，可使元件加工速度更快且精準度更高。

1.2 FANUC機器人生產應用

有兩類機器人應用于該生產線中，一臺為搬運機器人，一臺為行走機器人。兩類機器人由FANUC伺服電動機帶動，利用aiF12/3000電機控制，經過計算機系統計算后，確定運轉速度，保障重復精度，能夠良好的適應機床工作。在工作過程中，搬運機器人對毛坯工件進行抓取，幫助機床上料，使加工工序變得更加緊密，將工件成品擱置到傳送帶上。行走機器人與FANUC智能技術結合，可在施工下料流程中應用，在料筐中放置加工成品。

FANUC Robot 機器人為工業標準開發設計關節臂的機器人，伺服電動機驅動器械組控制活動流程，機器人不同環節結合在一處或者一個關節點。FANUC機器人為使用者提供較為開放的控制平臺。針對不同層次的使用者設計，使其更加方便的操作系統，合理應用各類傳感器。通過增加不同末端工具的方式拓展機器人功能，實現機器人功能的二次開發。

2 工業機器人于自動化系統中的應用

2.1 機器人及PLC結合應用

為保障生產現場統一管理，使信號傳輸速度穩定性得以提升，生產線需采用三菱FX3U-64MT PLC控制系統作為主站控制，在其中配置相應的功能模塊，機器人應當接受主站控制，站在主站及從站層面，實現總線控制，總線控制應用OMRON HMI動態監控組實現監控功能，PLC及機器人實現I/O通信。

生產線中需建設實時監控系統，可以對生產線機床工作狀態進行檢測，對機器人啟動條件進行觀察，保障程序合理切換，將信息有效傳輸至總站，若出現問題能夠及時報警。機器人啟動條件需滿足機器人基本需求，系統產生報警信息時，應當切換畫面，確保機器人滿足啟動條件。

現場總線技術為三菱電機公司出產的PLC總線控制系統，具有實時性、分散控制、智能通信等多種功能，能夠與不同商家出產的產品進行聯合，能夠為用戶提供多種使用環境，滿足用戶對開放結構的需求。該生產線應用總控制站FX3U-64MT作為主站，配備完善的功能模塊，不同監測站通用一個站號。將參數設置好后，還需要進行信號配置，CC-LINK硬件卡需立足信號起始位，將設置全部完成，可啟動控制柜。

應用PLC編程軟件，對系統菜單進行設置，設置相應的參數。PLC側CC-LINK參數設置結束后，需要在梯隊中將機器人所需信息及應用流程輸入，比如在運行時長階段：設置DTO KO H160 K8M300 K1 R2UI[01]；DTO KO H162 K8M332 K1 R2DI[15]等系列參數。參數設置完畢可保障機器人正常工作開展。

2.2 機器人、PLC及數控機床接口

為確保機器人與數控機床間配合流暢，需將機器人、PLC及數控機床間的連接關系合理安排。在硬件應用方面可以利用屏蔽電纜方式將三者輸入點連接；軟件方面可利用對應專屬軟件對機器人各項參數等進行采集。實現機床與機器人之間的數據互通。流程設置過程中應當完成信號處理、數控機床準備等相關工作，使信號保持傳輸穩定，對數控機床工作狀態進行分析。需注意機床應做好信號準備工作。機器人應將輸出信號作為基礎信號，將PLC輸出信號作為機床控制輸入信號，如此才能起到三者信息傳遞轉化作用。

3 結束語

本次自動加工生產線，將機器人技術及PLC技術、傳感器技術等融合，能夠實現機器人及數控機床的有效組合。使數控機床工作模式轉變，使數控機床工作安全性提升，使人工勞動被逐漸取代，保障工作強度及工作效率，具有較大應用價值。應用智能機器人可實現低成本操作，使工作生產進入新的生產時代。

參考文獻：

[1]暢太波.工業機器人在玻璃加工生產線的應用——光伏鋼化玻璃生產線上片機器人[J].玻璃，2013，40（12）：48-51.

[2]崔宗超，呂穎利.工業機器人在數控加工生產線的應用[J].洛陽師范學院學報，2013，32（05）：38-40.

[3]柳倩，桂建軍，楊小薇，曲艷麗.工業機器人傳感控制技術研究現狀及發展態勢——基于專利文獻計量分析視角[J].機器人，2016，38（05）：612-620.

作者簡介：張聚峰（1984-），男，天津人，碩士，講師，主要從事機電一體化、工業機器人教育。