工業機器人在沖壓自動化生產線的有效運用

相艮飛

(江蘇省常州技師學院，江蘇 常州 213000)

1 工業機器人結構特點分析

沖壓生產運行期間，工業機器人可依據相關指令完成對構件的加工與生產。工業機器人多以機械手臂形態呈現，具備多關節、多自由度的特點，運行期間依照指令發揮自身控制、動力功能完成相關生產操作，并為其預先設定編程，促使沖壓生產過程中工業機器人保持獨立運行的狀態。工業機器人的結構包括執行機構、主體結構以及基座等。常規的工業機器人活動自由度保持在3～6個左右，臂部、手部以及腕部共同構成機械臂整體，通過指令下達來保持機械臂不同部位的協調運行；機器人驅動系統包括傳動系統與動力裝置，動力裝置為機器人動力來源，而傳動機構則是操作動力的傳輸途徑；機器人控制系統主要作用在機器人動作執行的控制，運行前進行操作指令的預先編制，然后在運行期間控制機器人按照程序指令完成沖壓操作[1]。

分析工業機器人具備的特征特點，沖壓生產期間可利用工業機器人進行人工操作的取代，在有效縮減人力成本投入的同時，減少沖壓生產出現人為操作失誤現象的發生幾率。同時，依托于柔性編程的應用，提升工業機器人的智能性，能夠做到運行期間依據對操作情況的分析與判斷，并通過合理調整操作來保障沖壓生產線的運行。另外，工業機器人還具備靈活性特點，其機械手臂的基座、腕部、手部、臂部均能獨立操作，進而實現對各種操作質量的高效完成[2]。

2 工業機器人在沖壓自動化生產線中的具體應用

2.1 拆垛系統

沖壓生產線可依托于對機器人的應用來構建自動拆垛系統，進一步提升沖壓生產線運行的自動化。針對自動拆垛系統構成的分析，具體囊括拆垛小車、雙料檢測等裝置，運行期間上料區內拆垛小車精準定位并自動停放，進而顯著提升取料效率。同時，自動拆垛系統可依據工業機器人位置的判斷與分析，采用導入、導出的形式進行物料輸送。充分利用磁力皮帶機為涂油機進行物料運輸，或者是對中臺內部進行板料的運輸。同時，在板料延伸過程中，可借助自動涂油設備開展涂油作業，確保板料的拉延效果得到提升，避免鋼板冷壓過程中出現滑移線現象，在提升產品生產質量的同時，促進其生產效率的顯著提升。另外，通過對機械對中臺的應用，進一步提升中臺的穩固性與靈活性，并借助視覺對中、重力對中系統的合理應用，實現精準、高效的板料重復定位[3]。

2.2 抓取與切換系統

沖壓生產線應用工業機器人可構建自動抓取系統，采用電磁鐵或真空吸盤2種形式來實現對產品的自動抓取[4]。而出于安全性的考慮，大部分廠家側重對磁性吸盤的應用，或者是利用新型的電永磁鐵來構建抓取系統。同時，為避免斷電問題對抓取系統造成影響，抓取系統同時設置電磁閥與雙線圈；針對電永磁鐵的應用，其運行原理體現為雙極性磁差，運行期間采用脈振電流進行控制，運行時無需過多時間即可實現對永磁鐵的轉化，不存在斷電影響的問題。針對切換系統的應用，起到提升工業機器人運行柔性的作用，運行期間可以有效適應各種環境，如工件種類變化、沖壓前后等環境。切換系統構成主要包括母盤、公盤等構件，母盤主要與抓取系統連接，而公盤則與機器人進行連接。公盤與母盤之間通過雙銷定位，通過勾銷或鋼珠鎖進行公盤與母盤的連接。

2.3 控制系統

沖壓生產線需以控制系統為基礎進行高效運行，直接影響到工業機器人操作功能的發揮。同時，生產線運行期間，工業機器人的上下料、傳輸以及拆垛等流程環節均受到控制系統的監督與管控。分析控制系統的構成，主要包括：(1)物理層。作為控制系統的基礎構成，物理層處于控制系統的最基層位置，具體包括輸入設備、執行機構、現場操作站、檢測單位等設備基礎，運行期間通過現場總線進行設備與控制系統的連接。運行期間，控制系統會為設備PLC控制器傳輸指令信號，然后以PLC為基礎進行現場設備的控制[5]。(2)數據層。數據層連接主要采用總線技術，實現對不同層面數據的有效連接，并為各個模塊的自動化運行提供支撐。運行過程中利用現場總線技術進行工業機器人執行機構、驅動系統與控制系統的連接，進而達到實時、全面采集工業機器人數據信息的目的。(3)操作層。通過人機交互頁面來構成控制系統整體，進行工業機器人與操作層的連接，運行期間工業機器人各項數據信息經上位機PLC處理、匯總，然后在顯示屏中進行現場總控效果的體現。同時，操作屏不僅可以做到對工業機器人運行數據的精準呈現，亦可以通過數據分析與處理，判斷工業機器人是否存在運行異常并預警。

2.4 安全系統

沖壓生產線在自動運行期間，需依托于安全系統的構建來維持長久穩定運行的態勢。針對工業機器人的應用，采用Safety Bus保護系統，結合對相關安全裝置的完善配置，構建覆蓋于沖壓生產線運行全過程的安全系統。具體運行期間，可實現對沖壓生產線內工業機器人安全生產情況實時體現，若發生安全異常問題，會通過聲光報警的形式來第一時間通知相關管理人員。此時，系統可以自動判斷實際安全情況，并通過停機控制將安全問題出現造成的影響降到最低。針對聲光警報單元的設立，主要起到輔助安全系統運行的作用，其預警范圍包括啟停故障、換料故障、運行故障等，做到沖壓生產線運行異常發生的第一時間通知操作人員。此外，沖壓自動生產線處于安全圍欄的圍護中，若操作、維護人員需到現場開展作業，只能經過安全門方可進入場地內部。通常情況下，安全門設置多在生產線端頭與線尾位置[6]。

3 結語

總之，沖壓生產線融合應用工業機器人后，其生產質量與效率均得到顯著地提升，且有效減少了人工操作失誤的發生，為沖壓生產線現代化、智能化、自動化發展打下基礎。