相艮飛

(江蘇省常州技師學院，江蘇 常州 213000)

1 工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)特點分析

沖壓生產(chǎn)運行期間，工業(yè)機器人可依據(jù)相關(guān)指令完成對構(gòu)件的加工與生產(chǎn)。工業(yè)機器人多以機械手臂形態(tài)呈現(xiàn)，具備多關(guān)節(jié)、多自由度的特點，運行期間依照指令發(fā)揮自身控制、動力功能完成相關(guān)生產(chǎn)操作，并為其預(yù)先設(shè)定編程，促使沖壓生產(chǎn)過程中工業(yè)機器人保持獨立運行的狀態(tài)。工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)包括執(zhí)行機構(gòu)、主體結(jié)構(gòu)以及基座等。常規(guī)的工業(yè)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(gòu)成機械臂整體，通過指令下達來保持機械臂不同部位的協(xié)調(diào)運行；機器人驅(qū)動系統(tǒng)包括傳動系統(tǒng)與動力裝置，動力裝置為機器人動力來源，而傳動機構(gòu)則是操作動力的傳輸途徑；機器人控制系統(tǒng)主要作用在機器人動作執(zhí)行的控制，運行前進行操作指令的預(yù)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(yè)機器人具備的特征特點，沖壓生產(chǎn)期間可利用工業(yè)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(chǎn)出現(xiàn)人為操作失誤現(xiàn)象的發(fā)生幾率。同時，依托于柔性編程的應(yīng)用，提升工業(yè)機器人的智能性，能夠做到運行期間依據(jù)對操作情況的分析與判斷，并通過合理調(diào)整操作來保障沖壓生產(chǎn)線的運行。另外，工業(yè)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(xiàn)對各種操作質(zhì)量的高效完成[2]。

2 工業(yè)機器人在沖壓自動化生產(chǎn)線中的具體應(yīng)用

2.1 拆垛系統(tǒng)

沖壓生產(chǎn)線可依托于對機器人的應(yīng)用來構(gòu)建自動拆垛系統(tǒng)，進一步提升沖壓生產(chǎn)線運行的自動化。針對自動拆垛系統(tǒng)構(gòu)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(qū)內(nèi)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(tǒng)可依據(jù)工業(yè)機器人位置的判斷與分析，采用導(dǎo)入、導(dǎo)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(nèi)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(shè)備開展涂油作業(yè)，確保板料的拉延效果得到提升，避免鋼板冷壓過程中出現(xiàn)滑移線現(xiàn)象，在提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的同時，促進其生產(chǎn)效率的顯著提升。另外，通過對機械對中臺的應(yīng)用，進一步提升中臺的穩(wěn)固性與靈活性，并借助視覺對中、重力對中系統(tǒng)的合理應(yīng)用，實現(xiàn)精準、高效的板料重復(fù)定位[3]。

2.2 抓取與切換系統(tǒng)

沖壓生產(chǎn)線應(yīng)用工業(yè)機器人可構(gòu)建自動抓取系統(tǒng)，采用電磁鐵或真空吸盤2種形式來實現(xiàn)對產(chǎn)品的自動抓取[4]。而出于安全性的考慮，大部分廠家側(cè)重對磁性吸盤的應(yīng)用，或者是利用新型的電永磁鐵來構(gòu)建抓取系統(tǒng)。同時，為避免斷電問題對抓取系統(tǒng)造成影響，抓取系統(tǒng)同時設(shè)置電磁閥與雙線圈；針對電永磁鐵的應(yīng)用，其運行原理體現(xiàn)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(xiàn)對永磁鐵的轉(zhuǎn)化，不存在斷電影響的問題。針對切換系統(tǒng)的應(yīng)用，起到提升工業(yè)機器人運行柔性的作用，運行期間可以有效適應(yīng)各種環(huán)境，如工件種類變化、沖壓前后等環(huán)境。切換系統(tǒng)構(gòu)成主要包括母盤、公盤等構(gòu)件，母盤主要與抓取系統(tǒng)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(tǒng)

沖壓生產(chǎn)線需以控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)進行高效運行，直接影響到工業(yè)機器人操作功能的發(fā)揮。同時，生產(chǎn)線運行期間，工業(yè)機器人的上下料、傳輸以及拆垛等流程環(huán)節(jié)均受到控制系統(tǒng)的監(jiān)督與管控。分析控制系統(tǒng)的構(gòu)成，主要包括：(1)物理層。作為控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)構(gòu)成，物理層處于控制系統(tǒng)的最基層位置，具體包括輸入設(shè)備、執(zhí)行機構(gòu)、現(xiàn)場操作站、檢測單位等設(shè)備基礎(chǔ)，運行期間通過現(xiàn)場總線進行設(shè)備與控制系統(tǒng)的連接。運行期間，控制系統(tǒng)會為設(shè)備PLC控制器傳輸指令信號，然后以PLC為基礎(chǔ)進行現(xiàn)場設(shè)備的控制[5]。(2)數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層連接主要采用總線技術(shù)，實現(xiàn)對不同層面數(shù)據(jù)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(xiàn)場總線技術(shù)進行工業(yè)機器人執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的連接，進而達到實時、全面采集工業(yè)機器人數(shù)據(jù)信息的目的。(3)操作層。通過人機交互頁面來構(gòu)成控制系統(tǒng)整體，進行工業(yè)機器人與操作層的連接，運行期間工業(yè)機器人各項數(shù)據(jù)信息經(jīng)上位機PLC處理、匯總，然后在顯示屏中進行現(xiàn)場總控效果的體現(xiàn)。同時，操作屏不僅可以做到對工業(yè)機器人運行數(shù)據(jù)的精準呈現(xiàn)，亦可以通過數(shù)據(jù)分析與處理，判斷工業(yè)機器人是否存在運行異常并預(yù)警。

2.4 安全系統(tǒng)

沖壓生產(chǎn)線在自動運行期間，需依托于安全系統(tǒng)的構(gòu)建來維持長久穩(wěn)定運行的態(tài)勢。針對工業(yè)機器人的應(yīng)用，采用Safety Bus保護系統(tǒng)，結(jié)合對相關(guān)安全裝置的完善配置，構(gòu)建覆蓋于沖壓生產(chǎn)線運行全過程的安全系統(tǒng)。具體運行期間，可實現(xiàn)對沖壓生產(chǎn)線內(nèi)工業(yè)機器人安全生產(chǎn)情況實時體現(xiàn)，若發(fā)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(guān)管理人員。此時，系統(tǒng)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(xiàn)造成的影響降到最低。針對聲光警報單元的設(shè)立，主要起到輔助安全系統(tǒng)運行的作用，其預(yù)警范圍包括啟停故障、換料故障、運行故障等，做到?jīng)_壓生產(chǎn)線運行異常發(fā)生的第一時間通知操作人員。此外，沖壓自動生產(chǎn)線處于安全圍欄的圍護中，若操作、維護人員需到現(xiàn)場開展作業(yè)，只能經(jīng)過安全門方可進入場地內(nèi)部。通常情況下，安全門設(shè)置多在生產(chǎn)線端頭與線尾位置[6]。

3 結(jié)語

總之，沖壓生產(chǎn)線融合應(yīng)用工業(yè)機器人后，其生產(chǎn)質(zhì)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(fā)生，為沖壓生產(chǎn)線現(xiàn)代化、智能化、自動化發(fā)展打下基礎(chǔ)。