工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用探究

顏劍航

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化的程度越來越高。而機(jī)器人從出現(xiàn)到現(xiàn)今也是越來越普遍，為了提高生產(chǎn)效率以及保障工作人員的安全性，人們將機(jī)器人引用到了工業(yè)生產(chǎn)中。本文介紹了工業(yè)機(jī)器人的概念，并對(duì)工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；沖壓自動(dòng)化；仿真模擬

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.049

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，人們對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品的需求量在增加，工業(yè)自動(dòng)化的程度也越來越高。傳統(tǒng)的工藝和工作模式已經(jīng)不能滿足人們對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品的需求。為了滿足人們對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品的需求，企業(yè)將機(jī)器人引入到生產(chǎn)中。而將工業(yè)機(jī)器人引用到?jīng)_壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中，在原本的基礎(chǔ)上不僅可以大大的提升工業(yè)的產(chǎn)量和效率，而且提升了產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及特性

（1）結(jié)構(gòu)。工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)包括三個(gè)部分，分別是控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)本體。其中機(jī)器人的結(jié)構(gòu)本體是機(jī)器人的支撐基礎(chǔ)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器人的動(dòng)力結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)是機(jī)器人的大腦，指揮機(jī)器人的操作。機(jī)器人的關(guān)節(jié)靈活度是非常高的，一般的機(jī)器人都具有6個(gè)自由活動(dòng)的關(guān)節(jié)。在機(jī)器人工作前，操作人員對(duì)機(jī)器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人操作的指揮和控制。

（2）特性。工業(yè)機(jī)器人可以將機(jī)床和控制器進(jìn)行信號(hào)對(duì)接，按照設(shè)定的程序進(jìn)行操作。在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線上使用機(jī)器人，機(jī)器人一般需要增加外部行走軸，并通過安裝在機(jī)床的傳感器模擬人工的感知，從而來完成工作任務(wù)。另外，工業(yè)機(jī)器人的柔性是非常好的，對(duì)機(jī)器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行簡單的升級(jí)就能實(shí)現(xiàn)更多的功能。

3 工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

（1）運(yùn)行方式。工業(yè)機(jī)器人沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的操作流程大致為拆垛輸送、抓料放料、對(duì)中材料、取料放料、首臺(tái)機(jī)沖壓、取料放料、壓機(jī)沖壓、循環(huán)工序、取料放料、末端壓機(jī)沖壓、取料放料、碼垛輸送等等。

（2）拆垛輸送系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中使用的拆垛系統(tǒng)都是自動(dòng)的，包括拆垛后的物料輸送。根據(jù)功能的需求可以將物料輸送應(yīng)用分為兩種，分別為導(dǎo)入式和導(dǎo)出式。導(dǎo)入式是將物料從傳送帶中取出來，導(dǎo)出式是將物料放在傳送帶中送出去。傳送帶上的料物導(dǎo)入和導(dǎo)出是機(jī)器人的自動(dòng)化的重要環(huán)節(jié)。

（3）抓取系統(tǒng)。抓取系統(tǒng)最常用的是真空吸盤或電磁鐵的形式，但是采用這兩種方式，在斷氣或斷電的情況下，工件會(huì)掉落從而影響設(shè)備或人身安全。為了更加安全生產(chǎn)，目前越來越多廠家采用了磁性吸盤和新型電永磁鐵。其中一，磁性吸盤是氣缸和磁力座的復(fù)合產(chǎn)品，其動(dòng)力來源于壓縮空氣，與雙線圈的電磁閥配合在斷電斷氣情況下依然有磁力；二，電永磁鐵是采用雙極性磁差原理，用短暫的脈振電流控制的永磁器，在0.02s時(shí)間可轉(zhuǎn)換成永磁鐵，之后無需供電保證磁力，所以使用更加安全。

（4）切換系統(tǒng)。切換系統(tǒng)能進(jìn)一步增加工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)生產(chǎn)線的柔性程度，其能適應(yīng)更多的工件種類變化或解決沖壓前后工件變化后抓取系統(tǒng)不能共用的問題，所以在實(shí)際生產(chǎn)中它是很常用的一個(gè)裝置。其結(jié)構(gòu)由兩部分組成，分別為公盤及母盤，公盤安裝在機(jī)器人上，母盤連接抓取系統(tǒng)，兩者均有安裝氣和電模塊，工作時(shí)機(jī)器人抓取公盤通過雙銷定位在母盤配合位置后，采用鋼珠鎖或勾銷鎖緊方式與母盤緊密的連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)氣和電快速切換。

（5）控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人的核心內(nèi)容，決定這機(jī)器人的功能實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)能對(duì)機(jī)器人的上料、下料、傳輸、拆垛進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)督和控制。

1）控制系統(tǒng)的物理層。物理層位于控制系統(tǒng)的最底層，是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。物理層包含了系統(tǒng)中需要的所有物理基礎(chǔ)，包括電機(jī)、檢測、輸出輸入、等等。這些設(shè)備通過總線互相相連，并與數(shù)據(jù)層相連，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理。

2）控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層?？刂葡到y(tǒng)中采用總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)層面的數(shù)據(jù)相互連接。并使各個(gè)模塊相互依存實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化。使用現(xiàn)場總線技術(shù)可以將控制系統(tǒng)與機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)器人的本體進(jìn)行相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化。

3）控制系統(tǒng)的操作面。對(duì)機(jī)器人的操作，我們采用的是示教器，并且生線產(chǎn)上的各機(jī)器人由總線連接起來，并匯總到上位機(jī)PLC，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人整體的監(jiān)控。上位機(jī)主觸摸屏能夠顯示各機(jī)器人是否正常工作的信號(hào)，當(dāng)機(jī)器人出現(xiàn)故障時(shí)，示教器會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。同時(shí)有異常的機(jī)器人的報(bào)警信息都會(huì)匯總到上位機(jī)PLC并顯示在主觸摸屏上，工作人員通過主觸摸屏的信息對(duì)機(jī)器人進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?/p>

（6）安全系統(tǒng)。將工業(yè)機(jī)器人引入到?jīng)_壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中之間，必須要保證機(jī)器人的安全性，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行檢查和維修是非常重要的。上位機(jī)PLC通過總線技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并在出現(xiàn)問題時(shí)，及時(shí)的發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知工作人員對(duì)機(jī)器人進(jìn)行故障排除。

（7）仿真模擬系統(tǒng)。將工業(yè)機(jī)器人引入到?jīng)_壓自動(dòng)生產(chǎn)線之前必須要保證所選型的機(jī)器人自身功能是否滿足生產(chǎn)要求，在機(jī)器人工作之間，要對(duì)機(jī)器人的工作范圍、工作速度，有效負(fù)載及干涉區(qū)域等進(jìn)行驗(yàn)證，以保證工作的高效性及可達(dá)性。在仿真的過程中，可以模擬沖壓生產(chǎn)線的工作環(huán)境，驗(yàn)證機(jī)器人是否可以達(dá)到工作要求，在檢驗(yàn)合格之后才能將機(jī)器人投放到生產(chǎn)線中。同時(shí)機(jī)器人在工作過程中，我們也可以對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制和調(diào)試，增強(qiáng)設(shè)備的安全性。

4 總結(jié)

本文過對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了闡述，分別機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和特性進(jìn)行了分析。接下來闡述了工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用，分別從機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的運(yùn)行方式以及機(jī)器人的拆垛輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、抓取系統(tǒng)、切換系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、仿真模擬系統(tǒng)七個(gè)方面進(jìn)行了分析。將機(jī)器人引入到?jīng)_壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中，不僅提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，同時(shí)還能保證工作人員的安全性，這一特點(diǎn)也促進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人的普遍使用。

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