工业机器人在电机外壳加工生产线上的应用

摘 要：本文研究目的为利用机器人替代人工，使电机外壳加工生产线能够更快速便捷地生产产品。文中将工业机器人使用于生产流水线中的上、下料及分拣环节中，并对机器人设置相关程序，使机器人融入数控加工流程内，既能使生产自动化、科技化的同时，亦可保证产品产量、质量等参数不受影响，与人工生产对比有较大优势。

关键词：工业机器人；加工生产线；应用研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.058

工业机器人的设计初衷为提升生产效率，提高生产质量，因其与人类不同，不会因经多次机械操作后产生疲惫感而导致工作质量降低、速度变慢，且机器人可执行人类较难以执行的任务，如生产材料对人体较有害、生产材料经加热无法触摸等，目前工业机器人的设计与制作已趋于产业化，已广泛应用于汽车、电子电器、零件加工等领域。行业发展迅速的同时亦受到了国家政策的相关支持，国家已将工业机器人设计与制造作为重点发展的十大领域之一。本文以FANUC机器人为例，将其应用于电机外壳加工生产线中，分析其应用方式，将工业机器人与数据加工线中相关部分有机结合，将二者优势综合性发挥。

1 加工线系统分析

1.1 系统架构

目前广泛使用的电机外壳加工生产线已经过各类实践，拥有一套成熟的生产模式。其主要结构由上料传送带、下料输送带、行走机器人、固定机器人、立式加工中心、数控车床、成品栏、控制系统组成，此系统中主要应用工业机器人的阶段为加工与分拣阶段。电机外壳零件较为复杂，系统元件较多，零件中以铝合金材料为主，元件中存在钻孔、攻丝、内孔等工序。使用机器人与数控加工技术结合，立足自动化视角，对元件进行加工，可使元件加工速度更快且精准度更高。

1.2 FANUC机器人生产应用

有两类机器人应用于该生产线中，一台为搬运机器人，一台为行走机器人。两类机器人由FANUC伺服电动机带动，利用aiF12/3000电机控制，经过计算机系统计算后，确定运转速度，保障重复精度，能够良好的适应机床工作。在工作过程中，搬运机器人对毛坯工件进行抓取，帮助机床上料，使加工工序变得更加紧密，将工件成品搁置到传送带上。行走机器人与FANUC智能技术结合，可在施工下料流程中应用，在料筐中放置加工成品。

FANUC Robot 机器人为工业标准开发设计关节臂的机器人，伺服电动机驱动器械组控制活动流程，机器人不同环节结合在一处或者一个关节点。FANUC机器人为使用者提供较为开放的控制平台。针对不同层次的使用者设计，使其更加方便的操作系统，合理应用各类传感器。通过增加不同末端工具的方式拓展机器人功能，实现机器人功能的二次开发。

2 工业机器人于自动化系统中的应用

2.1 机器人及PLC结合应用

为保障生产现场统一管理，使信号传输速度稳定性得以提升，生产线需采用三菱FX3U-64MT PLC控制系統作为主站控制，在其中配置相应的功能模块，机器人应当接受主站控制，站在主站及从站层面，实现总线控制，总线控制应用OMRON HMI动态监控组实现监控功能，PLC及机器人实现I/O通信。

生产线中需建设实时监控系统，可以对生产线机床工作状态进行检测，对机器人启动条件进行观察，保障程序合理切换，将信息有效传输至总站，若出现问题能够及时报警。机器人启动条件需满足机器人基本需求，系统产生报警信息时，应当切换画面，确保机器人满足启动条件。

现场总线技术为三菱电机公司出产的PLC总线控制系统，具有实时性、分散控制、智能通信等多种功能，能够与不同商家出产的产品进行联合，能够为用户提供多种使用环境，满足用户对开放结构的需求。该生产线应用总控制站FX3U-64MT作为主站，配备完善的功能模块，不同监测站通用一个站号。将参数设置好后，还需要进行信号配置，CC-LINK硬件卡需立足信号起始位，将设置全部完成，可启动控制柜。

应用PLC编程软件，对系统菜单进行设置，设置相应的参数。PLC侧CC-LINK参数设置结束后，需要在梯队中将机器人所需信息及应用流程输入，比如在运行时长阶段：设置DTO KO H160 K8M300 K1 R2UI[01]；DTO KO H162 K8M332 K1 R2DI[15]等系列参数。参数设置完毕可保障机器人正常工作开展。

2.2 机器人、PLC及数控机床接口

为确保机器人与数控机床间配合流畅，需将机器人、PLC及数控机床间的连接关系合理安排。在硬件应用方面可以利用屏蔽电缆方式将三者输入点连接；软件方面可利用对应专属软件对机器人各项参数等进行采集。实现机床与机器人之间的数据互通。流程设置过程中应当完成信号处理、数控机床准备等相关工作，使信号保持传输稳定，对数控机床工作状态进行分析。需注意机床应做好信号准备工作。机器人应将输出信号作为基础信号，将PLC输出信号作为机床控制输入信号，如此才能起到三者信息传递转化作用。

3 结束语

本次自动加工生产线，将机器人技术及PLC技术、传感器技术等融合，能够实现机器人及数控机床的有效组合。使数控机床工作模式转变，使数控机床工作安全性提升，使人工劳动被逐渐取代，保障工作强度及工作效率，具有较大应用价值。应用智能机器人可实现低成本操作，使工作生产进入新的生产时代。

参考文献：

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作者简介：张聚峰（1984-），男，天津人，硕士，讲师，主要从事机电一体化、工业机器人教育。