工业机器人在冲压自动化生产线的有效运用

相艮飞

(江苏省常州技师学院，江苏 常州 213000)

1 工业机器人结构特点分析

冲压生产运行期间，工业机器人可依据相关指令完成对构件的加工与生产。工业机器人多以机械手臂形态呈现，具备多关节、多自由度的特点，运行期间依照指令发挥自身控制、动力功能完成相关生产操作，并为其预先设定编程，促使冲压生产过程中工业机器人保持独立运行的状态。工业机器人的结构包括执行机构、主体结构以及基座等。常规的工业机器人活动自由度保持在3～6个左右，臂部、手部以及腕部共同构成机械臂整体，通过指令下达来保持机械臂不同部位的协调运行；机器人驱动系统包括传动系统与动力装置，动力装置为机器人动力来源，而传动机构则是操作动力的传输途径；机器人控制系统主要作用在机器人动作执行的控制，运行前进行操作指令的预先编制，然后在运行期间控制机器人按照程序指令完成冲压操作[1]。

分析工业机器人具备的特征特点，冲压生产期间可利用工业机器人进行人工操作的取代，在有效缩减人力成本投入的同时，减少冲压生产出现人为操作失误现象的发生几率。同时，依托于柔性编程的应用，提升工业机器人的智能性，能够做到运行期间依据对操作情况的分析与判断，并通过合理调整操作来保障冲压生产线的运行。另外，工业机器人还具备灵活性特点，其机械手臂的基座、腕部、手部、臂部均能独立操作，进而实现对各种操作质量的高效完成[2]。

2 工业机器人在冲压自动化生产线中的具体应用

2.1 拆垛系统

冲压生产线可依托于对机器人的应用来构建自动拆垛系统，进一步提升冲压生产线运行的自动化。针对自动拆垛系统构成的分析，具体囊括拆垛小车、双料检测等装置，运行期间上料区内拆垛小车精准定位并自动停放，进而显著提升取料效率。同时，自动拆垛系统可依据工业机器人位置的判断与分析，采用导入、导出的形式进行物料输送。充分利用磁力皮带机为涂油机进行物料运输，或者是对中台内部进行板料的运输。同时，在板料延伸过程中，可借助自动涂油设备开展涂油作业，确保板料的拉延效果得到提升，避免钢板冷压过程中出现滑移线现象，在提升产品生产质量的同时，促进其生产效率的显著提升。另外，通过对机械对中台的应用，进一步提升中台的稳固性与灵活性，并借助视觉对中、重力对中系统的合理应用，实现精准、高效的板料重复定位[3]。

2.2 抓取与切换系统

冲压生产线应用工业机器人可构建自动抓取系统，采用电磁铁或真空吸盘2种形式来实现对产品的自动抓取[4]。而出于安全性的考虑，大部分厂家侧重对磁性吸盘的应用，或者是利用新型的电永磁铁来构建抓取系统。同时，为避免断电问题对抓取系统造成影响，抓取系统同时设置电磁阀与双线圈；针对电永磁铁的应用，其运行原理体现为双极性磁差，运行期间采用脉振电流进行控制，运行时无需过多时间即可实现对永磁铁的转化，不存在断电影响的问题。针对切换系统的应用，起到提升工业机器人运行柔性的作用，运行期间可以有效适应各种环境，如工件种类变化、冲压前后等环境。切换系统构成主要包括母盘、公盘等构件，母盘主要与抓取系统连接，而公盘则与机器人进行连接。公盘与母盘之间通过双销定位，通过勾销或钢珠锁进行公盘与母盘的连接。

2.3 控制系统

冲压生产线需以控制系统为基础进行高效运行，直接影响到工业机器人操作功能的发挥。同时，生产线运行期间，工业机器人的上下料、传输以及拆垛等流程环节均受到控制系统的监督与管控。分析控制系统的构成，主要包括：(1)物理层。作为控制系统的基础构成，物理层处于控制系统的最基层位置，具体包括输入设备、执行机构、现场操作站、检测单位等设备基础，运行期间通过现场总线进行设备与控制系统的连接。运行期间，控制系统会为设备PLC控制器传输指令信号，然后以PLC为基础进行现场设备的控制[5]。(2)数据层。数据层连接主要采用总线技术，实现对不同层面数据的有效连接，并为各个模块的自动化运行提供支撑。运行过程中利用现场总线技术进行工业机器人执行机构、驱动系统与控制系统的连接，进而达到实时、全面采集工业机器人数据信息的目的。(3)操作层。通过人机交互页面来构成控制系统整体，进行工业机器人与操作层的连接，运行期间工业机器人各项数据信息经上位机PLC处理、汇总，然后在显示屏中进行现场总控效果的体现。同时，操作屏不仅可以做到对工业机器人运行数据的精准呈现，亦可以通过数据分析与处理，判断工业机器人是否存在运行异常并预警。

2.4 安全系统

冲压生产线在自动运行期间，需依托于安全系统的构建来维持长久稳定运行的态势。针对工业机器人的应用，采用Safety Bus保护系统，结合对相关安全装置的完善配置，构建覆盖于冲压生产线运行全过程的安全系统。具体运行期间，可实现对冲压生产线内工业机器人安全生产情况实时体现，若发生安全异常问题，会通过声光报警的形式来第一时间通知相关管理人员。此时，系统可以自动判断实际安全情况，并通过停机控制将安全问题出现造成的影响降到最低。针对声光警报单元的设立，主要起到辅助安全系统运行的作用，其预警范围包括启停故障、换料故障、运行故障等，做到冲压生产线运行异常发生的第一时间通知操作人员。此外，冲压自动生产线处于安全围栏的围护中，若操作、维护人员需到现场开展作业，只能经过安全门方可进入场地内部。通常情况下，安全门设置多在生产线端头与线尾位置[6]。

3 结语

总之，冲压生产线融合应用工业机器人后，其生产质量与效率均得到显著地提升，且有效减少了人工操作失误的发生，为冲压生产线现代化、智能化、自动化发展打下基础。