工業機器人在沖壓自動化生產線中的設計與應用

王雷

摘要

隨著經濟的飛速發展和科技的進步，社會大眾對于工業產品的需求數量急劇上漲，工業化程度進入了增長最快的時代，傳統的工業生產方式無法滿足時代的需求和進步，工業機器人成為了時代的新興產物，在沖壓自動化生產線中，工業機器人的應用大大提高了產品質量，優化了生產結構，本文重點分析了工業機器人在沖壓自動化生產線中的設計以及應用。

【關鍵詞】工業機器人 沖壓自動化 生產線

1工業機器人的概念及結構特征

在工業領域，多關節和多自由度的機械手己經深入到生產線之中，由就多自由度以及多關節的機械手執行機械裝置生產和安裝，通過程序化的設計以及執行讓工業生產準確性和效率大大提高，同時工業機器人在工業生產中的應用充分解放了勞動力，代替人工完成單調、重復以及危險的工業操作，只要預先設定運轉程序，機器人在生產線流轉的時候就能夠自動執行預先設計的工作，機械工程師只要事先設計和優化機器人的自動控制系統以及動力系統就可以豐富機械手的預定功能，增強機器人的控制指揮能力，提高工業生產的效率，也為人工智能時代的全面到來奠定良好的基礎。

工業機器人的結構分為控制系統、主體結構以及驅動系統，其中機器人的主體結構指的是機械人的執行部件，也就是機器人的“身體”，多數的工業機器人是由1-3個自由度的腕部運動組成的，自由度越多，機器人能夠實現的“加工”動作就越多。驅動系統指的是自由加工的動力結構以及冬傳動機構，控制系統就是機械工程師智慧的結晶，事先做好程序編程以及功能設計，在實際生產的過程中，只要人工輸入指令，機器人就能夠完成命令。

在沖壓自動化生產線上，工業機器人具有自動行走的功能，通過將數控機床伺服軸與遙控操作器連桿機構接連在一起，進一步模擬人類的感知系統實現工業的實體作業，有效降低工業生產的成本，將沖壓自動化生產線上的工業機器人的柔性提高，使其能夠替代人類完成更多高難度和危險的工業生產工作。

2工業機器人在沖壓自動化生產線中的應用

2.1工業機器人在沖壓自動化生產線中的拆垛系統運轉

在拆垛單元，借助拆垛系統的磁性傳送帶、拆垛小車和自動涂油裝置讓處在不同位置的工業機器人能夠完成導出式以及導入式的操作，導出式的操作將生產材料放在制定的位置，導入式的操作讓工業機器人從拆垛機中取出材料放入到涂油機之中，為了便利工業機器人的操作，在拆垛小車上對材料進行涂油，消除冷軋鋼板上的生產地滑移線，確保每一個板件的抗腐蝕能力以及潤滑能力大大增強，有效增強板料的定位，快捷移動以及牢固，確保拆垛系統的運行結構。

2.2工業機器人在沖壓自動化生產線中的控制系統應用

沖壓自動化生產線中，控制系統是應用工業機器人的核心系統，只有確保控制系統的安全穩定運行，才能夠做好各條工業生產線上的協調統一工作。控制系統是整個工業生產自動化體系中對技術先進性、系統完善性以及軟件可靠性要求最高的系統，因此在沖壓自動化生產系統中，監控系統的生產效率、自動化程度需要著重完善，重點從監控控制系統、連線控制系統以及安全防護控制系統入手，增強工業生產線流動的架構。

對于控制系統的物理層設計，將控制系統置于系統的基礎層，包含了電機、檢測、輸入輸出等等操作，所有的機械部件如何通過總線相連接，增強數據層之間的互連性，是在設計控制系統的數據采集以及數據處理的時候需要重點加強和完善的。

對于控制系統的數據層設計主要應用了總線技術，各個數據層之間的數據互相連接，進而構成相互依存的系統自動化架構，讓控制系統與機器人的驅動系統實現本體鏈接，實現高效率的數據信息傳輸，完善系統控制的自動化功能。例如：控制系統內的文檔管理模塊，對機器人的動作、指令等等程序進行保存以及存儲，主要保存在控制卡硬件上，以二字符指令集的形式存儲。運動學分析模塊，對工業機器人的關節運動角度進行計算，掌握機器加工的最佳位置以及姿態，就還可以計算出機器人各個關節的角度酒，用于檢驗工業機器人是否達到預先的要求。軌跡規劃模塊，輸入機器人的基本運動形式，借助己經成型的指令程序進行插補，最終促使機器人實現自由的曲線運動。

2.3工業機器人在沖壓自動化生產線中的安全系統設計

在沖壓自動化生產線中應用工業機器人要確保生產流程的安全運轉，確保工業機器人能夠真正地替代人工完成生產作業。在沖壓自動化生產線中，上位機的PLC能夠借助總線技術對工業機器人的生產作業進行實時監控，在發現問題的時候第一時間發出報警信號，通知工作人員對生產線上的故障進行排查和維修，PLC系統主要是就使用Profibus總線，對工業機器人的安全區進行實時監控，并在日常的維修檢驗的時候進行及時的更新檢查，維護工業機器人的各個部件運轉，及時排查和預防故障，降低沖壓自動化生產線運轉的過程中失誤發生的頻率。

2.4工業機器人在沖壓自動化生產線中的仿真系統設計

工業機器人為了能夠在沖壓自動化生產線中替代人工操作，其工作和運轉的動作和程序必需與人類的施工操作具有一定的相似性，因此在強化對于自動生產線的仿真系統設計和校準顯得尤為必要，在進行仿真系統校準的過程中，工業機器人可以通過模擬沖壓生產線的環境對作業標準進行檢驗，在模擬的環境之中發現工業機器人的運轉疏漏，及時調節工業機器人在沖壓自動化生產線中的運營節奏，有效提高生產效率，并實際運轉的過程中通過分析實施監督得到的數據，做好離線調試，模擬機器人的動作模式以及運行路線，做到實時調整，降低和縮短工業機器人的調試時間以及工作過程中失誤發生的概率，讓沖壓自動化系統的安全性得到有效的提升，系統運轉的穩定性也滿足工業自動化生產的需求。

3總結

工業機器人這一新興產物運用到自動化生產線之中，有效緩解了工業生產與時代需求之間的矛盾，大大提升了工業生產以及加工的效率，讓沖壓自動化生產線的運行效率有所提升，替代人工單調、重復的低效勞動，提高工業生產的精密化，讓工業生產的質量以及經濟效益不斷提升，有效推動社會經濟朝著智能化的方向發展，為人工智能時代的全面到來做好準備，推動工業產業的結構轉型。

參考文獻

[1]陳立新，郭文彥.工業機器人在沖壓自動化生產線中的應用[J].機械工程與自動化，2010（03）：133-135.

[2]陳立新，郭文彥.工業機器人在沖壓自動化生產線中的應用[D].山東科技大學，2012.endprint