聞登沈 李健

[摘? ? 要]隨著我國經(jīng)濟實力的不斷發(fā)展，自動化技術(shù)處在迅速發(fā)展的階段，尤其是機器人的應(yīng)用范圍在逐漸增加。機器人在鋁模板制造行業(yè)中具有重要的應(yīng)用，能夠直接影響整條生產(chǎn)線質(zhì)量。對于此，本文深入分析機器人在上下料生產(chǎn)線中的應(yīng)用情況，并結(jié)合自動化技術(shù)，實現(xiàn)鋁模板制造過程的智能化和自動化，從而提高鋁模板制造效率和質(zhì)量，促進鋁模板制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]機器人;上下料;生產(chǎn)線;應(yīng)用分析

[中圖分類號]TP242[文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）09–00–02

[Abstract]With the continuous development of China's economic strength， automation technology is in the stage of rapid development， especially the application range of robots is gradually increasing. It has an important application in aluminum template manufacturing industry， which can directly affect the quality of the whole production line. In view of this， this paper analyzes the application of robot in the loading and unloading production line， and combined with automation technology， realizes the intelligent and automation of aluminum template manufacturing process， so as to improve the efficiency and quality of aluminum template manufacturing， and promote the sustainable development of aluminum template manufacturing industry.

[Keywords]robot; loading and unloading; production line; application analysis

隨著我國信息化技術(shù)和自動化技術(shù)應(yīng)用范圍的增加，使得機器人具有更高的智能化操作方式，機器人在特殊行業(yè)具有重要的作用，尤其是在鋁模板制造行業(yè)中的上下料生產(chǎn)線中，能夠有效保證鋁模板生產(chǎn)質(zhì)量。因此需要鋁模板制造單位要重視機器人在上下料生產(chǎn)線中的應(yīng)用分析，從而提高鋁模板制造效率和質(zhì)量。

1 工業(yè)機器人

1.1 工業(yè)機器人的類別

機器人在實際應(yīng)用中，由于所應(yīng)用領(lǐng)域不同，因此又能將工業(yè)機器人分為以下三種類型。（1）工業(yè)機器人在生產(chǎn)過程中，主要應(yīng)用臂部區(qū)域的機器人可以按照所活動的角度分為直角坐標(biāo)型、并聯(lián)機器人以及球坐標(biāo)類型機器人三種。（2）通過分析工業(yè)機器人所控制運動機構(gòu)的能力，可以將其劃分為點位型、連續(xù)型等機器人。在實際應(yīng)用中，這類機器人主要是應(yīng)用到氣割焊接、正常裝卸運輸和機械制造業(yè)上下料生產(chǎn)線中。對比于第一類工業(yè)機器人，其能夠嚴(yán)格執(zhí)行程序員所制定的焊接、運輸、上下料等程序，確保生產(chǎn)質(zhì)量達到標(biāo)準(zhǔn)。（3）在工業(yè)機器人工作過程中，其需要讀取內(nèi)部的程序，在讀取程序中主要有兩種方式，一種為示教輸入型，另一種為程序輸入型，在應(yīng)用到上下料生產(chǎn)線中，要根據(jù)實際情況所應(yīng)用，才能有效提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

1.2 工業(yè)機器人的組成結(jié)構(gòu)

一般情況下，工業(yè)機器人的組成結(jié)構(gòu)主要由控制系統(tǒng)、主體以及驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成。在其正常運行狀態(tài)下，主要由控制系統(tǒng)所提供工作方式，其主要由執(zhí)行結(jié)構(gòu)和基座組成，執(zhí)行結(jié)構(gòu)是由大量的零部件構(gòu)成的機械手臂或手腕等工作設(shè)備，在實際應(yīng)用中，如果工業(yè)機器人需要進行特殊的操作，還需要在其基座添加運動功能，使其能夠進行短距離的行走。通常情況下，工業(yè)機器人的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的末端為小臂，而在其基座所構(gòu)成的是大臂。在制造行業(yè)中所應(yīng)用的工業(yè)機器人能夠具有較大的運動自由度，以此來實現(xiàn)上下料生產(chǎn)料的使用需求。

機器人的控制系統(tǒng)就是PLC控制單元，其中安裝斷路器、PLC電路板、電源結(jié)構(gòu)等元件。PLC的型號一般選擇的都是歐姆龍公司所生產(chǎn)的控制電路單元，主要發(fā)揮控制上下料機器人開始和停止、自動運行輸送等工作。上下料的輸送機構(gòu)能夠?qū)⒎胖弥ぷ髅鞯耐斜P運送到上料的位置，機器人傳送機構(gòu)再將毛坯運送到數(shù)控機床之外，放置在機床底盤上，等到加工完成之后再進行下一步的組裝和包裝工作。

2 工業(yè)機器人上下料結(jié)構(gòu)及工作流程分析

2.1 上下料工業(yè)機器人組成分析

機器人上下料生產(chǎn)線中的應(yīng)用主要以工業(yè)機器人為主，在實際應(yīng)用中，其主要由機器人主體、控制結(jié)構(gòu)和末端的操作結(jié)構(gòu)構(gòu)成，因此在選擇上下料生產(chǎn)線機器人時，要嚴(yán)格按照上下料生產(chǎn)情況所選擇最合適的工業(yè)機器人型號。如在建設(shè)鋁模板制造生產(chǎn)線時，需要根據(jù)實際情況做好上下料布局規(guī)劃并根據(jù)機器人所需要的體積，進行布局生產(chǎn)線，確保機器人能夠正常工作。在實際上下料生產(chǎn)線中，需要對鋁模板進行切割、沖孔，所生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量小于45 kg，并且距離鋸床、沖床較近，根據(jù)這種情況，選擇庫卡KR210型號的工業(yè)機器人。這類機器人能夠利用末端操作方式對整體的控制系統(tǒng)進行反饋，然后結(jié)合所使用的電磁閥，控制夾具和吸盤，來實現(xiàn)對鄰近生產(chǎn)線的精準(zhǔn)控制，確保生產(chǎn)質(zhì)量達到使用標(biāo)準(zhǔn)。機器人所使用的控制系統(tǒng)主要由PLC控制單元提供，其內(nèi)部安裝數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)、斷路器、供電系統(tǒng)和變壓器等功能系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中，其能夠控制上下料的輸送結(jié)構(gòu)，將加工后的鋁模板放置到輥筒輸送線上，進行后期的碼垛和焊接，以此來提高上下料生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

2.2 上下料工作流程

機器人在上下料生產(chǎn)線中的主要工作流程為輸送鋁模板到加工位置，然后進行對應(yīng)的鋸切和沖孔，將加工完成后的鋁模板輸送到碼垛位置，用AGV小車將其運送至焊接工位。在實際應(yīng)用中，機器人會將鋁模板原料從滾筒線中抓取到高空輸送線上，然后利用上下輸送機構(gòu)，將鋁模板運輸?shù)戒彺布庸の恢?，對其進行不同尺寸的鋸切，在完成鋸切任務(wù)后，其會自動檢測鋸切的精度，然后通過直角坐標(biāo)機械手將其放到滾筒線中，運送至沖床工位，通過機器人吸取鋁模板，對其進行沖孔，完成后實現(xiàn)下料操作，并將其運輸?shù)酱a垛工位，整體流程操作結(jié)束。為了提高機器人在上下料生產(chǎn)線中的效率，在生產(chǎn)線內(nèi)設(shè)置光電檢測裝備，當(dāng)其檢測到鋁模板光線后，會將電信號及時的傳輸?shù)缴a(chǎn)線各電機中，使其迅速啟動，然后開始運送工作。

3 自動上下料機器人在鋁模板生產(chǎn)線中的運用

通過實際分析機器人在上下料生產(chǎn)線中的應(yīng)用情況，可知所采用研究案例的“3+3”模式鋁模板鋸沖自動生產(chǎn)線的長度為40 m，寬度為28 m，需要的操作人員和后期維護人員為2名，所應(yīng)用的單體設(shè)備6臺，機器人4臺，非標(biāo)自動化設(shè)備1套。通常情況下，鋁模板生產(chǎn)線主要有鋸床和沖床構(gòu)成，因此需要在生產(chǎn)線上布置較多的加工設(shè)備，并且需要較多的操作人員來對設(shè)備進行操作，以及物料的倒運。為了有效提高鋁模板生產(chǎn)線工作效率，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，因此在其上下料生產(chǎn)線中應(yīng)用大量的機器人來提高上下料效率，所需要改進的自動化項目設(shè)計由以下兩個方面構(gòu)成。

3.1 合理配置送料系統(tǒng)

在生產(chǎn)過程中，要結(jié)合實際生產(chǎn)情況，然后制定合理的送料系統(tǒng)，在生產(chǎn)線中布置三套鋸沖輸送系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。在實際運行過程中，其能夠自動檢測所要運輸?shù)匿X模板，然后利用機器人及直角坐標(biāo)機械手臂將其抓取到滾筒中，實現(xiàn)自動化的上料操作，在實際應(yīng)用中，由于鋁模板兩側(cè)都需要沖孔，因此針對這種情況，需要在沖床前布置一套旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，對鋁模板進行兩次抓取、兩次沖孔，從而提高整條生產(chǎn)線的效率。

3.2 抓手、吸盤設(shè)計制造

上下料生產(chǎn)線中的機器人最重要的部位為抓手、吸盤，因此要重視機器人抓手、吸盤設(shè)計方案，要根據(jù)所要生產(chǎn)的鋁模板形狀、重量等數(shù)據(jù)信息，設(shè)計符合該生產(chǎn)需求的抓手、吸盤形狀。本文所研究的鋁模板生產(chǎn)線中，主要采用六軸機器人，其具有良好的抓取力，能夠滿足鋁模板上料和下料操作，實現(xiàn)上下料生產(chǎn)線自動化加工目的，不僅能夠提高鋁模板制造企業(yè)的經(jīng)濟效益，還能促進鋁模板制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

另外，可考慮使用中心桁架式機器人機械手，這種抓手最大可承受3t的抓取力，手抓的主體結(jié)構(gòu)是鋼制結(jié)構(gòu)的橫梁，采用矩形的立體結(jié)構(gòu)為導(dǎo)軌，通過齒輪傳動的方式來進行傳動，并且針對性的使用了模塊化的設(shè)計和獨立的一大控制防止，安裝配置了緊急情況下的急停裝置，使大批自動化加工能夠得到有效的實現(xiàn)，對企業(yè)經(jīng)濟效益和盈利水平的提高帶來了巨大的有效幫助，使機器人具備了更多的國際競爭力。

4 結(jié)論

綜上所述，在上下料生產(chǎn)線中應(yīng)用機器人，使其具有自動化加工能力，不僅有效提高上下料運輸效率，還能保證鋁模板加工質(zhì)量。在機器人實際應(yīng)用中，其能夠有效結(jié)合多種不同應(yīng)用功能，聯(lián)合多臺鋸沖、沖床制作生產(chǎn)線，實現(xiàn)鋁模板生產(chǎn)線的智能化和自動化，節(jié)省大量的人力和物力，提高生產(chǎn)質(zhì)量。

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