工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中的應(yīng)用淺析

張晨東

（廈門(mén)海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 福建 廈門(mén) 361000）

0 引言

我國(guó)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)逐漸成為汽車(chē)大國(guó)，但是在汽車(chē)制造的過(guò)程中如果沒(méi)有針對(duì)汽車(chē)零部件進(jìn)行質(zhì)量嚴(yán)格控制，很容易導(dǎo)致汽車(chē)的生產(chǎn)質(zhì)量不符合要求，以至于使汽車(chē)使用性能受到影響，引發(fā)交通事故。對(duì)于汽車(chē)制造行業(yè)來(lái)說(shuō)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)具有柔性化的傳送體系，能夠有效降低生產(chǎn)成本，全面提高生產(chǎn)效率。通過(guò)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)用能夠大幅度提高沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化水平，也是未來(lái)高新技術(shù)的重要發(fā)展方向。

1 工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

1.1 工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)

工業(yè)機(jī)器人作為工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)多自由度的機(jī)器人或者多關(guān)節(jié)的機(jī)械手臂，能夠通過(guò)機(jī)械執(zhí)行命令的方式完成設(shè)備加工。工業(yè)機(jī)器人主要可以通過(guò)自身的動(dòng)力以及控制能力實(shí)現(xiàn)各種功能，通過(guò)人工智能技術(shù)按照事先預(yù)定的編程就能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化操作，工業(yè)機(jī)器人可以通過(guò)遙控器與連接桿機(jī)構(gòu)針對(duì)數(shù)控機(jī)床伺服軸進(jìn)行連接，通過(guò)預(yù)先針對(duì)機(jī)械手臂輸入設(shè)定的編程，就能夠讓工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。由于工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)成本比較低，可以實(shí)現(xiàn)批量化、規(guī)?；a(chǎn)，具有人類(lèi)的感知功能、行走功能和作業(yè)功能，所以能夠在沖壓生產(chǎn)線(xiàn)上得到良好的應(yīng)用。

工業(yè)機(jī)器人的主要結(jié)構(gòu)包括主體控制器以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主體作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及基座，必須要通過(guò)手部，腕部和臂部共同協(xié)調(diào)，從而形成機(jī)械臂，對(duì)于大部分的工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，其主要的運(yùn)動(dòng)自由度為 3-6個(gè)左右，而腕部運(yùn)動(dòng)的自由度則為1-3個(gè)，在控制系統(tǒng)輸入相對(duì)程序以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)指令時(shí)就能夠針對(duì)腕部進(jìn)行只精準(zhǔn)控制，而工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要?jiǎng)恿ρb置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)共同構(gòu)成，可以保證工業(yè)機(jī)器人做出相應(yīng)的動(dòng)作[1]。由于工業(yè)機(jī)器人非常的復(fù)雜，不僅包括主體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，而且還有基座執(zhí)行機(jī)構(gòu)，工業(yè)機(jī)器人的腕部能夠進(jìn)行各種靈活的操作，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。由于工業(yè)機(jī)器人非常的智能，所以在運(yùn)用的過(guò)程中可以有效提高工業(yè)生產(chǎn)效率，極大的取代人工勞動(dòng)力，對(duì)于我國(guó)人口老齡化日益嚴(yán)重的問(wèn)題能夠得到極大的解決，而且工業(yè)機(jī)器人可以具備絕對(duì)的控制作用，通過(guò)一系列的指令操作輸出，就能夠讓工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)發(fā)出相關(guān)的操作信號(hào)，對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)化控制。

1.2 工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)

工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)用在很大程度上能夠有效取代人工操作，所以節(jié)省了大量的人工成本。另外工業(yè)機(jī)器人還能夠具備人類(lèi)的操作功能通過(guò)各種柔性編程可以幫助工業(yè)機(jī)器人具備人類(lèi)大腦的功能，讓工業(yè)機(jī)器人可以針對(duì)實(shí)際的操作進(jìn)行具體判斷，針對(duì)各種問(wèn)題進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整。工業(yè)機(jī)器人具有非常強(qiáng)的靈活性特點(diǎn)，其安全系數(shù)非常高，所以在工業(yè)行業(yè)中被廣泛的認(rèn)可并運(yùn)用沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠利用工業(yè)機(jī)器人來(lái)保證整個(gè)工業(yè)制造的生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，符合未來(lái)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展要求，也能夠?yàn)楣I(yè)制造提供更多的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)工業(yè)制造企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，能夠有效提高我國(guó)電氣行業(yè)汽車(chē)行業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，而且也能夠進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，轉(zhuǎn)變工人的勞動(dòng)環(huán)境，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。

2 沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

2.1 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行中的拆垛系統(tǒng)

在沖壓生產(chǎn)線(xiàn)上通過(guò)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)用可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拆垛，通常自動(dòng)拆垛系統(tǒng)包括拆垛小車(chē)、涂油裝置、雙料檢測(cè)等，利用拆垛小車(chē)在上料區(qū)進(jìn)行停放，幫助工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行定位減少取料時(shí)間，提高工作效率。另外還可以根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的具體位置通過(guò)磁力皮帶機(jī)進(jìn)行導(dǎo)入或?qū)С龅姆绞?，將物料直接運(yùn)輸?shù)酵坑蜋C(jī)中或者是將板料傳遞給中臺(tái)內(nèi)部，利用自動(dòng)涂油機(jī)可以在板料延伸中進(jìn)行涂油，提高板件的拉延效率，消除冷壓鋼板的滑移線(xiàn)，保證成品的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。而且還能夠讓設(shè)備的潤(rùn)滑性能全面提高，避免鋼板出現(xiàn)腐蝕生銹的情況。通過(guò)工業(yè)機(jī)器人對(duì)中臺(tái)進(jìn)行固定能夠提高移動(dòng)的便捷性，也可以通過(guò)重力和視覺(jué)的方式針對(duì)板料進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，幫助板料運(yùn)輸?shù)男Ч?。由此可?jiàn)，拆垛系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的關(guān)鍵，也能夠有效發(fā)揮出工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)。

控制系統(tǒng)也是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的核心之一，通過(guò)控制系統(tǒng)能夠保證沖壓生產(chǎn)線(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)都能夠進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，提高沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的主要功能，幫助生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)化運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)具有先進(jìn)性和可控制性的特點(diǎn)極大的提高了工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行效率，通過(guò)對(duì)于各種指標(biāo)進(jìn)行靈活的監(jiān)控能夠充分發(fā)揮出工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)，尤其是在工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中必須要通過(guò)準(zhǔn)確的指令才能夠進(jìn)行自動(dòng)化操作，所以控制系統(tǒng)的應(yīng)用能夠直接決定工業(yè)機(jī)器人是否充分的發(fā)揮出其應(yīng)有的作用?？刂葡到y(tǒng)中最底層的屬于設(shè)備層，也是整個(gè)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。通過(guò)控制系統(tǒng)中的設(shè)備層包括了現(xiàn)場(chǎng)操作站、輸入設(shè)備、檢測(cè)單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等零部件，能夠直接通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)或者是票息進(jìn)行連接，通過(guò)輸入信號(hào)而傳輸?shù)絇LC,并且利用PLC傳輸至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，完成對(duì)于零部件的通訊控制。在控制系統(tǒng)中由于各部門(mén)的控制系統(tǒng)主要采取的就是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，通過(guò)以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)也可以保證整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效果，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證數(shù)據(jù)對(duì)接。控制系統(tǒng)中還包括人機(jī)界面，通過(guò)為每一個(gè)控制單元配備可操作的觸摸屏，能夠保證對(duì)設(shè)備的運(yùn)行信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，而且每一個(gè)觸摸屏上都有指示燈和操作按鈕，也能夠?yàn)橄嚓P(guān)的工作人員發(fā)出即時(shí)警報(bào)，一旦某一個(gè)故障節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)安全隱患，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，人機(jī)界面也能夠及時(shí)針對(duì)故障信息進(jìn)行顯示，幫助工作人員快速準(zhǔn)確的進(jìn)行維修。

2.2 沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的保護(hù)措施

為了能夠加強(qiáng)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)行效果，必須要針對(duì)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)制定一系列的安全防護(hù)措施，避免工業(yè)機(jī)器人發(fā)生故障。盡管沖壓生產(chǎn)線(xiàn)被分為不同的區(qū)域，而且各自設(shè)備的運(yùn)行也都在一定的區(qū)域內(nèi)，但是很多的設(shè)備會(huì)出現(xiàn)有部分重疊的情況，如果沒(méi)有針對(duì)重疊區(qū)域進(jìn)行合理的控制和調(diào)配則很容易導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生碰撞，造成安全隱患。由于控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，所以必須要加強(qiáng)對(duì)于控制系統(tǒng)的日常調(diào)配，通過(guò)各種參數(shù)以及設(shè)計(jì)及時(shí)調(diào)整工業(yè)機(jī)器人的工作方法，如果汽車(chē)設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)置出現(xiàn)問(wèn)題，則很容易導(dǎo)致汽車(chē)故障。對(duì)于沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的保護(hù)可以通過(guò)硬件保護(hù)與軟件保護(hù)兩種策略共同運(yùn)行，全面提高沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的保護(hù)效果，例如通過(guò)硬件監(jiān)控能夠針對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸為此必須要加強(qiáng)總線(xiàn)的抗干擾能力，另外監(jiān)控系統(tǒng)也應(yīng)該保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中附帶屏蔽層，提高安全防護(hù)的系數(shù)。

在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)拆垛系統(tǒng)中包括一道垂直的升降門(mén)，通過(guò)剁料臺(tái)與升降門(mén)相互配合轉(zhuǎn)化能夠保證運(yùn)料安全，當(dāng)某一個(gè)剁料臺(tái)無(wú)料時(shí)，另外的調(diào)剁料臺(tái)就會(huì)進(jìn)入升降門(mén)，保證垛料臺(tái)順利運(yùn)行，而無(wú)料的剁料臺(tái)在離開(kāi)之后升降門(mén)又會(huì)自動(dòng)下落，通過(guò)對(duì)于升降門(mén)的合理控制能夠保證生產(chǎn)安全，而且也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)沖壓。如果系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障，還能夠通過(guò)PLC系統(tǒng)發(fā)出自動(dòng)報(bào)警信號(hào)，并且對(duì)斷料臺(tái)進(jìn)行互鎖控制。

3 結(jié)論

總而言之，工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中已經(jīng)能夠達(dá)到先進(jìn)的水平，但是當(dāng)前我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)的總體應(yīng)用效果還不高，所以企業(yè)必須要積極針對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行深入的研究，提高工業(yè)生產(chǎn)的總體質(zhì)量。

[1]曹智.工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2017(03):9-10.