基于工業機器人的“智能制造”柔性生產線結構設計分析

方群霞 梁志新

摘要：在工業機器人智能制造柔性生產線中，我國提出智能制造自動化裝備等細分產業，需要更好地實現FMC柔性制造系統以及FMC柔性制造單元，以確保能夠更好地走入正軌。在安裝過程中，以行走導軌機器人為基礎，實現有效控制。在智能制造柔性生產線中，整個生產線包含了數控機床、數控加工中心以及相關的上料機構以及取料機構。在運行時，取料臺上方安裝了相關的視覺系統。當更換加工產品時，機器人必須做出調整，以便可以根據不同的產品類型進行加工。具備極高的柔性特征，可以更好地完成柔性制造。因此，在本文的研究中，該文將就工業機器人的智能制造柔性生產線結構設計分析展開討論。

關鍵詞：工業機器人 智能制造 柔性生產線 結構設計

中圖分類號：TP242.2文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2022）06（a）-0000-00

工業機器人在未來是工業領域的發展趨勢，工業機器人包含了機械手以及多功能、多角度的機械裝置，可以更好地替代人工作業，完成高效率作業目標。其中，在柔性制造系統以及柔性制造單元中，作為重要的組成部分之一，可以更好地實現工業機器人的制造工藝，完成零件抓取、上料、零件轉移等。這些工作量可以更好地應用于大批量以及小部件的加工，可以有效節約人力成本，保障運行效率。在設計柔性生產線結構時，以工業機器人為載體，可以替代人工完成自動化操作，柔性功能強大，還可以設計出合理精準的智能制造生產線。因此，為了更好地了解工業機器人的特性，可以以汽車端蓋為載體，并針對汽車端蓋的加工流程進行研究。可以實現生產布局、工作原理、邏輯控制等優化，達成融合加工。

1柔性生產線工作原理

對柔性生產線的工作原理進行分析，柔性生產線包含了各種零件，如載體零件以及加工零件等，需要根據零件的需求，設計一系列的工序。如加工工序，數控車床可以通過專門的三爪夾持毛坯左端內孔完成應用。柔性生產線在汽車制造領域發揮了重要的作用，通過柔性化管理，可以為生產線帶來時間以及成本優勢，還可以提升工作效率[1]。將具備價格競爭優勢的優質產品帶入市場中，就市場上小批量、多品種，且生產線更換較為頻繁的現狀而言，柔性生產線極為靈活多變。柔性生產線采用的積木式結構，在短時間內可以進行調整，按照生產需求生產相應商品，構建柔性的生產機制。基于工業機器人智能制造的柔性生產線建設，在工作原理上，其具備提高的優勢，且能夠更好地完成生產線整體布局以及運行流程，建立了一套標準的子系統。整個生產實踐應用價值較高，在柔性化生產線中，涉及到復雜技術，擁有高度自動化系統。例如，在實際運行時，柔性生產線就可以將微電子學、計算機以及系統工程進行全面結合，解決機械制造自動化以及高柔性化之間的矛盾。設備利用率極為高效，且更為穩定靈活，具備極強的產品硬件能力。目前，柔性生產線已經建立了模組化生產，可以實現對于線性產品的隨意拼裝、銜接，完成積木式組合結構。方便重組，拆卸方便，能夠滿足現代化企業的制造需求（如圖1所示）。

2工業機器人工作原理

柔性生產線工業機器人工作原理，通過數控車床柔性工作生產流程進行，可以實現對于人工生產的絕對替代。在自動化、智能化程度上，表現極為優勢。零件加工與柔性功能更為強大，在柔性生產線的基本組成以及工作原理中，可以根據以下流程進行融合[2]。

例如，工作站啟動后，機器人、上料機構復位→隨后，上料的機器人到上料機構取件→隨后安裝至第一臺數控機床上→車削零件左端外形后發出信號→通知機器人取件→在機器人取件后掉頭→并將其安裝至第二臺數控機床上→車削零件左端外形后發出信號→通知機器人取件→機器人取件完畢后→安裝至第一臺數控機床上→零件各孔位加工完畢后→發送信號→通知機器人取件→機器人取件后→放置至下料輸送線上。

因此，通過一系列的流程，可確定工作工業機器人的工作原理，即通過數控機床自動化操作流程實現一系列的操作工序。

3柔性生產線工作流程

在柔性生產線工作流程中，柔性生產線的工作結構設計包含了以下幾點。

（1）柔性生產線。通過多臺可調控機床以及專用機床聯合組成，配合自動運輸裝置以及直接組成生產線，在柔性生產線上包含了計算機管理體系，通過計算機電腦操控并配合多種生產模式，顯著地減少生產成本，保障做到柔性生產、物盡其用。柔性生產線的工作原理必須明確載體零件加工工藝，根據生產過程，就加工工序進行優化。例如，數控車床在工作程序中，使用三爪夾持毛坯左端內孔位置，對車削右端外形進行操作[3]。

（2）包含了掉頭操作。利用內三爪直接配合毛坯左端設計內孔位置。

（3）采用平頭虎鉗裝夾設計柔性生產線外圈，并在數控加工過程中，明確各種加工孔的尺寸[4]。

4柔性生產線結構設計

在柔性生產線結構設計中，柔性生產線結構包含了總體布局以及重要部件、自動生成機構等[5]。其中，在生產線總體布局中，根據自身結構需求，考慮其相關的成本以及多種產品的加工模式，必須進行優化。設置出柔性生產線，就整體布局進行改良。例如，在制造柔性生產線時，通過數控車床以及數控中心，制定工作機器人的工作流程，明確操作系統，如工作機器人的視覺系統、銜接系統等，且可以保障工業機器人在行走導軌上能夠更好地完成零件傳遞、上料、下料工作，實現自動化操作。自動上升機是流程生產線的重要組成結構（如圖2所示）。

自動上升機自身結構包含了渠道以及回轉，其中在回轉中，工作臺依托電機以及減速齒輪進行工作，完成旋轉。在上方，可以根據實際需要設置孔位。就一般而言，孔位數量為8孔，整個導柱可一次性貫穿多達18個零件。在渠道中，伺服電機以及滾珠絲桿可以進行移動操作，隨后在絲桿的螺母上方可以安裝。取料臺的手紙由氣缸控制，完成前、后伸縮運動。在取料臺上方設置視頻拍攝系統，可以偵測到準確位置并提供數據信息。在工作過程中，回轉渠道、機構將工作臺倒入旋轉在工作位置后，機構可以向下移動，氣缸結構手臂伸出了取料臺，可移動，完成零件的拿取，以便能夠更好地實現精準的上料工作[6]。0A907F58-82A3-453B-A980-6CBDCBAD6F33

視覺系統可以在工作中進行拍攝，例如將零件的擺放位置以及取料位置進行比對，并使二者之間的偏移量能夠存入數據庫中。通過對于數據庫的讀取，可以更好地傳遞，使機器人并可以進行精準的取料，按照順序，對數控機床進行加工處理。而在下料輸送線中，下料輸送線將已加工好的零件完成同一工位傳輸，采用鉸鏈傳輸的方法，通過三相異步電機開始工作傳送面板，將工件傳遞至取料機，隨后取掉工件。通知其他設備，并安裝一臺中轉取料裝置。當工件在第一機床加工完畢后，工件夾的另一端可以將工件放置于中轉臺上[7]。

例如，在自動上料機構中，工業機器人智能制造柔性生產線子系統可以更好地完成實踐應用。在自動上料機構構建過程中，由專業的毛坯件自動上料，包含了取料機構以及回轉上料機構兩大部分。在回轉上料機構上，可以實現實施旋轉完成運動優化，并在上料中，專門設計8～10個工作位，確保工位安裝導度，導出零件到位[8]。此外，在取料機構中，在絲桿螺母的位置安裝取料臺，取料臺氣缸前后收縮，控制在取料臺上方視覺架構中，使整個取料檢測精準、合理。在自動上料機構的工作過程里，分析其回轉上料機構組成模式，并對導柱旋轉位置進行分析，確定上下移動工作系統，確保高度到位。在該過程中，可以利用視覺模式，例如對于零件可以實現偏差修正。

在下料輸送線系統中，下料輸送線系統主要負責加工已加工好的零件并實施下一位傳輸操作。在傳輸方式中，包含了鉸鏈傳輸，配合三相異步電機，實施減速裝置，完成有效驅動。在檢測放料以及取料過程中，需要結合取料上方視覺系統進行調整，有效檢測取掉準確位置在后續工作中對放料位置傳感信號進行分析，并通過三相異步電機展開生產操作，實現視覺系統的優化，明確準確定位。而在中轉前，中轉臺系統由微型模塊構成，主要包含了工件掉頭裝夾操作。利用工業機器人取出工件，并加換工件兩端，中央轉臺系統配合手抓結構，可以提高生產節奏，實現雙工位設計優化，確保零件夾持在工位上順利進入機床。在旋轉180°后，設置三位一體的五通電磁閥，配合氣電路進行綜合控制，保障電磁閥中位能夠起到斷電保護作用[9]。

5柔性生產線結構分析——手爪設計

在柔性生產線的手爪結構設計中，其結構需要更好地提升生產力。工業機器人采用工位設計，在進入車床前，就需要將未加工的工件夾持至工位上。因此，進入機床后，可以使用工位取下機床卡盤，工件旋轉至180°，對工件進行調節。例如，將工件1安裝至機床卡盤上，隨后手爪支架進行優化。在左右兩邊，可額外連接套筒，安裝三爪氣缸。在工作位置上，工件滿足硬件的有效需求，可以更好地實現零件加工。手爪不僅直接安裝在機器人上，同時通過快速接頭進行銜接，還可以更好地通過工件固定法蘭軸，并實現公頭、母頭的快速連接，固定在機器人手爪上。僅需要快速地轉接頭，與母頭、公頭銜接即可（如圖3所示）。

在手爪設計中，使用三爪氣缸進行夾持動作。對空氣進行壓縮，隨后通過電動氣動三聯件完成過濾脫水。利用四聯通接管，將其分為3條線路，實現氣缸壁的控制，更好地完成接頭的快速抓取以及斷開。在手爪的前兩個氣缸以及快速接頭的氣路連接中，通過三位的電磁閥氣流控制后，連接至手爪氣缸的進氣以及出氣口，起到有效的斷電保護作用[10]。

6結語

綜上所述，工業機器人是目前國內外應用自動化技術的新生軍，為了生產廠家提供了全新的工作模式。重視柔性生產線，并將其自動上料、下料的方式引用實際生產中。因此，該文設計智能柔性生產線，可以更好地完成適應性的推廣，加大節約人力成本，完成加工精度。提升了生產節拍，避免與其他設備出現干擾，得到大力推廣以及應用。

參考文獻

[1] 關長明.工業機器人“智能制造”柔性生產線設計分析[J].裝備維修技術，2021（8）：21-23.

[2] 崔衛星.基于工業機器人的智能制造生產線設計方法探析[J].河北農機，2021（15）：75-76.

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[9] 劉瑩.工業機器人及智能制造發展現狀和發展趨勢分析[J].數碼世界，2019（11）：276.

[10] 雷紅華.智能制造背景下的工業機器人技術專業人才培養研究——湖北省教育科學“十二五”規劃課題《工業機器人技術專業課程體系的研究》成果介紹[J].襄陽職業技術學院學報，2019，18（3）：137-140.0A907F58-82A3-453B-A980-6CBDCBAD6F33