工業(yè)機(jī)器人在柔性生產(chǎn)線中的應(yīng)用

王林偉 欒宇航 李朔 王攀登 李鈺清

摘要：柔性生產(chǎn)線是通過通訊網(wǎng)絡(luò)把多臺(tái)可控的數(shù)控機(jī)床聯(lián)結(jié)起來，配以自動(dòng)輸送裝置組成的生產(chǎn)線。它依靠中央控制臺(tái)管理，可以混合多種生產(chǎn)模式，從而減少生產(chǎn)成本做到物盡其用。工業(yè)機(jī)器人充當(dāng)了柔性生產(chǎn)線的自動(dòng)輸送裝置的主力，廣泛應(yīng)用在碼垛作業(yè)、密封作業(yè)等。本文主要分析了工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)，并探討了工業(yè)機(jī)器人在柔性生產(chǎn)線中的應(yīng)用，可供參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;柔性生產(chǎn)線;應(yīng)用

1工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)分析

第一，提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。機(jī)器人可迅速從一個(gè)作業(yè)位置移動(dòng)到下一個(gè)作業(yè)位置，尤其是垂直多關(guān)節(jié)、水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)高速移動(dòng);與人工相比，機(jī)器人能夠24小時(shí)不間斷工作，并且提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低了勞動(dòng)力成本。第二，可充分發(fā)揮系統(tǒng)的通用性。可輕松適應(yīng)多種機(jī)型，便于轉(zhuǎn)換到新機(jī)型，隨意改變機(jī)器人的動(dòng)作，充分發(fā)揮柔性制造系統(tǒng)的通用性。第三，調(diào)試時(shí)的故障少，可縮短調(diào)試時(shí)間，系統(tǒng)調(diào)試可很快完成。工業(yè)機(jī)器人屬高自由度的通用產(chǎn)品，可靠性高，且能靈活適應(yīng)新系統(tǒng)。第四，隨著人口紅利的逐漸下降，企業(yè)用工成本不斷上漲，引入工業(yè)機(jī)器人可大大降低勞動(dòng)力成本并把操作人員從簡(jiǎn)單作業(yè)、工傷事故中解放出來。

2工業(yè)機(jī)器人在柔性生產(chǎn)線中的應(yīng)用

2.1碼垛作業(yè)

碼垛機(jī)器人是用在工業(yè)生產(chǎn)過程中執(zhí)行大批量工件、包裝件的獲取、搬運(yùn)、碼垛、拆垛等任務(wù)的一類工業(yè)機(jī)器人。碼垛作業(yè)主要在產(chǎn)品出廠工序和倉庫的貯存保管時(shí)進(jìn)行該項(xiàng)作業(yè)，將幾個(gè)產(chǎn)品放在托板或箱內(nèi)，在產(chǎn)品出廠或倉庫貯存保管時(shí)使用。如果靠人工搬運(yùn)數(shù)量龐大的產(chǎn)品，不僅是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，作業(yè)效率也非常低。使用碼垛機(jī)器人就能在短時(shí)間內(nèi)按照訂單將各類產(chǎn)品大量、迅速地堆積在托板上交付。

2.2澆口切割作業(yè)

澆口切割作業(yè)主要是切割塑料注塑成型時(shí)產(chǎn)生的澆口，在機(jī)械手前端裝上切割工具（剪鉗等）進(jìn)行作業(yè)。為了切割位于復(fù)雜位置處的澆口，使用可適應(yīng)各種姿勢(shì)的具有5軸、6軸自由度垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人。如圖1所示為型鋼機(jī)器人柔性劃線切割系統(tǒng)，其用途及特點(diǎn)為：型鋼自由放置，機(jī)器人可自由移動(dòng)進(jìn)行劃線切割;通過激光位移傳感器對(duì)型鋼進(jìn)行三維檢測(cè)獲得加工圖形的坐標(biāo)數(shù)據(jù);可離線編程;加工圖形位置偏差通過計(jì)算機(jī)和機(jī)器人控制器即時(shí)通訊等。

2.3密封作業(yè)

密封作業(yè)機(jī)器人在機(jī)械手前端安裝涂敷頭，進(jìn)行密封劑、填料、焊料涂敷等作業(yè)，必須對(duì)密封部位進(jìn)行連續(xù)、均勻涂敷。因此，進(jìn)行示教、編程時(shí)必須考慮涂敷作業(yè)的技術(shù)。例如，須處理好涂敷開始時(shí)的行走等待時(shí)間、涂敷停止時(shí)間、確保軌跡精度等因素。以繼電器密封涂膠機(jī)器人（如圖2所示）為例。

2.4機(jī)床自動(dòng)上下料作業(yè)

工業(yè)機(jī)器人CNC柔性生產(chǎn)線的核心內(nèi)容為多機(jī)器設(shè)備的協(xié)同作業(yè)，PLC可編程控制器通過平臺(tái)中傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)各設(shè)備的狀態(tài)及參數(shù)的收集，使用kalman濾波算法實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)中的運(yùn)動(dòng)對(duì)象序列測(cè)算出該坐標(biāo)位置及運(yùn)行速率，并采用以太網(wǎng)TCP/IP通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的精確同步控制，其控制工作流程圖如圖3所示。

2.5潔凈室作業(yè)

隨著制造技術(shù)的發(fā)展，（半導(dǎo)體）晶片和液晶玻璃日趨大型化，半導(dǎo)體制造工序和液晶制造工序等需要非常清潔的環(huán)境，通常在“潔凈室”這個(gè)特別的空間中運(yùn)行，此類用途中一般使用潔凈機(jī)器人。潔凈機(jī)器人就是在工作時(shí)不產(chǎn)生灰塵（塵埃）的機(jī)器人。為此，伺服系統(tǒng)全部采用AC伺服，旋轉(zhuǎn)部分均作了密封處理。此外，還通過真空裝置將機(jī)器人內(nèi)部的粉塵排放到潔凈室的外部。表示潔凈程度時(shí)使用“潔凈度等級(jí)”，例如“潔凈度等級(jí)10（0.3μm）”，表示每立方英尺內(nèi)所含直徑0.3μm以上的塵埃為10個(gè)以下的潔凈程度。

3結(jié)語

總之，柔性制造與智能制造已然變成高端制作的標(biāo)記，是將來公司進(jìn)展的新趨向，所有未來發(fā)展歸根究底都是要工業(yè)機(jī)器人智能技藝發(fā)展做支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]許鵬輝.工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].中外企業(yè)家.2015（09）.

[2]任燕.工業(yè)機(jī)器人在柔性生產(chǎn)線中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2015，（10）：86-88.

（作者單位：沈陽工學(xué)院機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院）

作者簡(jiǎn)介：王林偉（1992.6.18），性別：男;籍貫：遼寧朝陽;民族：漢;學(xué)歷：研究生、碩士;職稱：助教;職務(wù)：無;研究方向：礦山機(jī)械。