工業機器人在沖壓自動化生產線中的應用探究

顏劍航

摘 要：隨著經濟和科技的發展，工業自動化的程度越來越高。而機器人從出現到現今也是越來越普遍，為了提高生產效率以及保障工作人員的安全性，人們將機器人引用到了工業生產中。本文介紹了工業機器人的概念，并對工業機器人在沖壓自動化生產線中的應用進行了探究。

關鍵詞：工業機器人；沖壓自動化；仿真模擬

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

1 引言

隨著經濟和科技的發展，人們對于工業產品的需求量在增加，工業自動化的程度也越來越高。傳統的工藝和工作模式已經不能滿足人們對于工業產品的需求。為了滿足人們對于工業產品的需求，企業將機器人引入到生產中。而將工業機器人引用到沖壓自動化生產線中，在原本的基礎上不僅可以大大的提升工業的產量和效率，而且提升了產品的質量。

2 工業機器人的結構及特性

（1）結構。工業機器人的結構包括三個部分，分別是控制系統、驅動系統和結構本體。其中機器人的結構本體是機器人的支撐基礎，驅動系統是機器人的動力結構，控制系統是機器人的大腦，指揮機器人的操作。機器人的關節靈活度是非常高的，一般的機器人都具有6個自由活動的關節。在機器人工作前，操作人員對機器人的控制系統進行設定，實現對機器人操作的指揮和控制。

（2）特性。工業機器人可以將機床和控制器進行信號對接，按照設定的程序進行操作。在沖壓自動化生產線上使用機器人，機器人一般需要增加外部行走軸，并通過安裝在機床的傳感器模擬人工的感知，從而來完成工作任務。另外，工業機器人的柔性是非常好的，對機器人的控制系統進行簡單的升級就能實現更多的功能。

3 工業機器人在沖壓自動化生產線中的應用

（1）運行方式。工業機器人沖壓自動化生產線的操作流程大致為拆垛輸送、抓料放料、對中材料、取料放料、首臺機沖壓、取料放料、壓機沖壓、循環工序、取料放料、末端壓機沖壓、取料放料、碼垛輸送等等。

（2）拆垛輸送系統。工業機器人沖壓自動化生產線中使用的拆垛系統都是自動的，包括拆垛后的物料輸送。根據功能的需求可以將物料輸送應用分為兩種，分別為導入式和導出式。導入式是將物料從傳送帶中取出來，導出式是將物料放在傳送帶中送出去。傳送帶上的料物導入和導出是機器人的自動化的重要環節。

（3）抓取系統。抓取系統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，工件會掉落從而影響設備或人身安全。為了更加安全生產，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合產品，其動力來源于壓縮空氣，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時間可轉換成永磁鐵，之后無需供電保證磁力，所以使用更加安全。

（4）切換系統。切換系統能進一步增加工業機器人在沖壓自動生產線的柔性程度，其能適應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不能共用的問題，所以在實際生產中它是很常用的一個裝置。其結構由兩部分組成，分別為公盤及母盤，公盤安裝在機器人上，母盤連接抓取系統，兩者均有安裝氣和電模塊，工作時機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，從而實現氣和電快速切換。

（5）控制系統。控制系統是工業機器人的核心內容，決定這機器人的功能實現。控制系統能對機器人的上料、下料、傳輸、拆垛進行統一的監督和控制。

1）控制系統的物理層。物理層位于控制系統的最底層，是控制系統的基礎。物理層包含了系統中需要的所有物理基礎，包括電機、檢測、輸出輸入、等等。這些設備通過總線互相相連，并與數據層相連，是實現數據的采集和處理。

2）控制系統的數據層。控制系統中采用總線技術，實現各個層面的數據相互連接。并使各個模塊相互依存實現系統的自動化。使用現場總線技術可以將控制系統與機器人的驅動系統和機器人的本體進行相連，實現數據信息的傳輸，以實現系統的自動化。

3）控制系統的操作面。對機器人的操作，我們采用的是示教器，并且生線產上的各機器人由總線連接起來，并匯總到上位機PLC，從而實現對機器人整體的監控。上位機主觸摸屏能夠顯示各機器人是否正常工作的信號，當機器人出現故障時，示教器會發出報警信號。同時有異常的機器人的報警信息都會匯總到上位機PLC并顯示在主觸摸屏上，工作人員通過主觸摸屏的信息對機器人進行適當的處理。

（6）安全系統。將工業機器人引入到沖壓自動化生產線中之間，必須要保證機器人的安全性，對機器人進行檢查和維修是非常重要的。上位機PLC通過總線技術可以實現對機器人的實時監控，并在出現問題時，及時的發出報警信號，通知工作人員對機器人進行故障排除。

（7）仿真模擬系統。將工業機器人引入到沖壓自動生產線之前必須要保證所選型的機器人自身功能是否滿足生產要求，在機器人工作之間，要對機器人的工作范圍、工作速度，有效負載及干涉區域等進行驗證，以保證工作的高效性及可達性。在仿真的過程中，可以模擬沖壓生產線的工作環境，驗證機器人是否可以達到工作要求，在檢驗合格之后才能將機器人投放到生產線中。同時機器人在工作過程中，我們也可以對機器人進行控制和調試，增強設備的安全性。

4 總結

本文過對工業機器人進行了闡述，分別機器人的結構和特性進行了分析。接下來闡述了工業機器人在沖壓自動化生產線中的應用，分別從機器人在沖壓自動化生產線中的運行方式以及機器人的拆垛輸送系統、控制系統、抓取系統、切換系統、安全系統、仿真模擬系統七個方面進行了分析。將機器人引入到沖壓自動化生產線中，不僅提高了工業生產的效率和質量，同時還能保證工作人員的安全性，這一特點也促進了工業機器人的普遍使用。

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