基于工業機器人的沖壓自動上下料生產線設計

何樹洋

摘? 要：傳統的電熱水器內膽沖壓生產一般采用專機操作和人工上下料相配合的方式，但是這種生產方式操作具有一定的危險性且生產條件惡劣，已不能滿足日益快速發展的工業要求，因此實現電熱水器內膽自動化生活迫在眉睫。基于此，文章調查了某企業沖壓生產線現狀，論述了工業機器人在沖壓線上的重要應用，針對電熱水器內膽的沖壓工序提出了沖壓機上下料機械手控制系統方案。

關鍵詞：沖壓;機械手;上下料;控制系統

中圖分類號：TP242.2 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）17-0084-02

Abstract： The traditional stamping production of the inner tank of electric water heater generally adopts the way of special machine operation and manual loading and unloading， but the operation of this mode of production is dangerous and the production conditions are bad， so it can not meet the industrial requirements of the rapid development day by day. Therefore， it is urgent to realize the automatic life of the inner tank of electric water heater. Based on this， this paper investigates the present situation of the stamping production line of an enterprise， discusses the important application of the industrial robot in the stamping line， and puts forward the control system scheme of the punch loading and unloading manipulator according to the stamping process of the electric water heater.

Keywords： stamping; manipulator; loading and unloading; control system

本文根據電熱水器內膽沖壓加工的性質與特點，針對沖壓產品而研發的基于工業機器人的沖壓上下料的自動生產線，不僅能適應現今的沖壓自動化加工環境，使生產效率穩步提升，在其他機械制造業中也具有一定的通用性，對沖床，模具具有廣泛的兼容性。

1 沖壓自動上下料生產線總體方案

1.1 沖壓自動化生產線整體方案布線圖

該機器人沖壓上下料產線為電熱水器內膽端蓋沖壓自動化生產線，主要是由1套PLC總控系統、4臺沖床、2臺油壓機、1個3kg機械手（法蘭機）、1個10kg機械手（自動上料機）、7臺GSK-RB08機器人及其它相關設備組成。整體方案布線如圖1所示，通過機器人系統集成，實現了熱水器內膽沖壓上下料生產全過程自動化。

圖1 自動化生產線方案布線圖

1.2 上下料機器人系統的總體要求

電熱水器內膽上下料機器人沖壓生產線要求整個系統工作流程實現自動化。具體要求包括如下幾個方面：

1.2.1 沖床要求

兩相鄰沖床工作臺高度加上模具下模高度之和，此數值不要超300mm為好。

1.2.2 模具自動化要求

（1）模具要求上下模脫料順暢，不能有卡料現象。（2）另模具的開模空位高度（除去定位的活動空間）盡量大于100mm以上，特別情況可以改用特殊結構。（3）模具應有導向定位裝置，且有足夠的導向空間。（4）產品盡量少翻轉。因為機器人只能正面拿料與放料，所以每增加一個翻轉就需配套增加一個翻轉臺與一臺機器人。（5）考慮兼容性，多款產品的翻轉工序盡量設計在同一個工序。

1.2.3 現場要求

兩機臺間中心距離小于2200mm時，機器人正面機床，擺臂角度可小于180°，速度較快。兩機臺間中心距離大于2200mm時，機器人需反向放置在機臺中間，擺臂角度為180°，速度較正面擺放方式會每次多用1秒以上。

1.2.4 控制系統的要求

控制系統結構設計合理，運行平穩，控制精度高，傳動方案可靠性高，噪音小。

1.2.5 經濟性要求

盡量結合用戶單位的需求，在不改變用戶單位原有沖床的機構和安裝場地基礎上進行改造，降低投資成本。

1.3 內膽制造的工藝流程

在內膽沖壓階段，在準備好各工序模具的基礎上，由10kg機械手（自動上料機）自動在放料位置用吸盤抓取毛坯至傳送帶上，再經過檢測儀檢測毛坯料（電熱水器金屬圓板蓋，分為兩個位置疊放一起，板蓋疊放時涂有防銹油，吸盤吸取時可能導致多個板蓋黏貼在一起，但上料每次只能抓取一個）是否多個黏貼一起，單個板蓋允許傳送到機器人5取料位置，多個時由10kg機械手取回至傳送帶上等待下一次上料;機器人5上料：上料機上毛坯料到取料位置后，機器人5抓取毛坯料（板蓋）分別給油壓機E和油壓機F進行沖壓（產線分為兩條支線）;機器人4上下料：油壓機E沖壓完成后，通過下料裝置定位沖壓完成的半成品，機器人4抓取半成品給沖床A沖壓;機器人3上下料：沖床A沖壓完成后，機器人3抓取半成品給沖床B沖壓;機器人2上下料：沖床B沖壓完成后，機器人2抓取半成品給沖床C，等待3kg機械手（法蘭機）抓取熱水器端蓋法蘭放置端蓋半成品上后進行沖壓;機器人1下料：沖床C沖壓完成后，機器人1抓取成品（熱水器左側端蓋）下料;機器人6上下料：油壓機F沖壓完成后，通過下料裝置定位沖壓完成的半成品，機器人6抓取半成品給沖床D沖壓;機器人7下料：沖床D沖壓完成后，機器人7抓取成品（熱水器右側端蓋）下料。