工业机器人在冲压自动化生产线中的应用浅析

2018-03-28张晨东

四川水泥 2018年11期

张晨东

（厦门海洋职业技术学院，福建厦门 361000）

0 引言

我国经过多年的发展已经逐渐成为汽车大国，但是在汽车制造的过程中如果没有针对汽车零部件进行质量严格控制，很容易导致汽车的生产质量不符合要求，以至于使汽车使用性能受到影响，引发交通事故。对于汽车制造行业来说冲压生产线具有柔性化的传送体系，能够有效降低生产成本，全面提高生产效率。通过工业机器人的运用能够大幅度提高冲压生产线的自动化水平，也是未来高新技术的重要发展方向。

1 工业机器人的结构和特点

1.1 工业机器人的结构

工业机器人作为工业领域内多自由度的机器人或者多关节的机械手臂，能够通过机械执行命令的方式完成设备加工。工业机器人主要可以通过自身的动力以及控制能力实现各种功能，通过人工智能技术按照事先预定的编程就能够实现自动化操作，工业机器人可以通过遥控器与连接杆机构针对数控机床伺服轴进行连接，通过预先针对机械手臂输入设定的编程，就能够让工业机器人实现独立运行。由于工业机器人生产成本比较低，可以实现批量化、规模化生产，具有人类的感知功能、行走功能和作业功能，所以能够在冲压生产线上得到良好的应用。

工业机器人的主要结构包括主体控制器以及驱动系统主体作为执行机构以及基座，必须要通过手部，腕部和臂部共同协调，从而形成机械臂，对于大部分的工业机器人来说，其主要的运动自由度为 3-6个左右，而腕部运动的自由度则为1-3个，在控制系统输入相对程序以及驱动系统指令时就能够针对腕部进行只精准控制，而工业机器人的驱动系统，主要动力装置和传动机构共同构成，可以保证工业机器人做出相应的动作[1]。由于工业机器人非常的复杂，不仅包括主体驱动系统、控制系统，而且还有基座执行机构，工业机器人的腕部能够进行各种灵活的操作，可以实现自动化控制。由于工业机器人非常的智能，所以在运用的过程中可以有效提高工业生产效率，极大的取代人工劳动力，对于我国人口老龄化日益严重的问题能够得到极大的解决，而且工业机器人可以具备绝对的控制作用，通过一系列的指令操作输出，就能够让工业机器人自动发出相关的操作信号，对工业机器人进行自动化控制。

1.2 工业机器人的特点

工业机器人的运用在很大程度上能够有效取代人工操作，所以节省了大量的人工成本。另外工业机器人还能够具备人类的操作功能通过各种柔性编程可以帮助工业机器人具备人类大脑的功能，让工业机器人可以针对实际的操作进行具体判断，针对各种问题进行恰当的调整。工业机器人具有非常强的灵活性特点，其安全系数非常高，所以在工业行业中被广泛的认可并运用冲压自动化生产系统，能够利用工业机器人来保证整个工业制造的生产效率，提高产品的质量，符合未来工业技术的发展要求，也能够为工业制造提供更多的经济效益，促进工业制造企业长远发展。冲压自动化生产线，能够有效提高我国电气行业汽车行业产品的生产质量，而且也能够进一步扩大生产规模，转变工人的劳动环境，提高劳动生产效率。

2 冲压自动化生产线中工业机器人的应用

2.1 工业机器人运行中的拆垛系统

在冲压生产线上通过工业机器人的运用可以实现自动拆垛，通常自动拆垛系统包括拆垛小车、涂油装置、双料检测等，利用拆垛小车在上料区进行停放，帮助工业机器人进行定位减少取料时间，提高工作效率。另外还可以根据工业机器人的具体位置通过磁力皮带机进行导入或导出的方式，将物料直接运输到涂油机中或者是将板料传递给中台内部，利用自动涂油机可以在板料延伸中进行涂油，提高板件的拉延效率，消除冷压钢板的滑移线，保证成品的质量符合标准。而且还能够让设备的润滑性能全面提高，避免钢板出现腐蚀生锈的情况。通过工业机器人对中台进行固定能够提高移动的便捷性，也可以通过重力和视觉的方式针对板料进行准确的定位，帮助板料运输的效果。由此可见，拆垛系统是工业机器人运行的关键，也能够有效发挥出工业机器人的特点。

控制系统也是工业机器人应用的核心之一，通过控制系统能够保证冲压生产线各个环节都能够进行精准的控制，提高冲压生产线的主要功能，帮助生产线进行自动化运行。控制系统具有先进性和可控制性的特点极大的提高了工业机器人的运行效率，通过对于各种指标进行灵活的监控能够充分发挥出工业机器人的优势，尤其是在工业机器人进行生产的过程中必须要通过准确的指令才能够进行自动化操作，所以控制系统的应用能够直接决定工业机器人是否充分的发挥出其应有的作用。控制系统中最底层的属于设备层，也是整个控制系统的关键所在。通过控制系统中的设备层包括了现场操作站、输入设备、检测单元、执行机构等零部件，能够直接通过现场总线或者是票息进行连接，通过输入信号而传输到PLC,并且利用PLC传输至现场设备，完成对于零部件的通讯控制。在控制系统中由于各部门的控制系统主要采取的就是现场总线技术，通过以太网的控制系统也可以保证整个系统的运行效果，提高系统的稳定性，保证数据对接。控制系统中还包括人机界面，通过为每一个控制单元配备可操作的触摸屏，能够保证对设备的运行信息进行实时显示，而且每一个触摸屏上都有指示灯和操作按钮，也能够为相关的工作人员发出即时警报，一旦某一个故障节点出现安全隐患，系统就会自动报警，人机界面也能够及时针对故障信息进行显示，帮助工作人员快速准确的进行维修。

2.2 冲压生产线的保护措施

为了能够加强冲压生产线的运行效果，必须要针对冲压生产线制定一系列的安全防护措施，避免工业机器人发生故障。尽管冲压生产线被分为不同的区域，而且各自设备的运行也都在一定的区域内，但是很多的设备会出现有部分重叠的情况，如果没有针对重叠区域进行合理的控制和调配则很容易导致工业机器人在运行过程中发生碰撞，造成安全隐患。由于控制系统非常复杂，所以必须要加强对于控制系统的日常调配，通过各种参数以及设计及时调整工业机器人的工作方法，如果汽车设备系统的设置出现问题，则很容易导致汽车故障。对于冲压生产线的保护可以通过硬件保护与软件保护两种策略共同运行，全面提高冲压生产线的保护效果，例如通过硬件监控能够针对各项数据进行传输为此必须要加强总线的抗干扰能力，另外监控系统也应该保证数据传输的过程中附带屏蔽层，提高安全防护的系数。

在冲压自动化生产线拆垛系统中包括一道垂直的升降门，通过剁料台与升降门相互配合转化能够保证运料安全，当某一个剁料台无料时，另外的调剁料台就会进入升降门，保证垛料台顺利运行，而无料的剁料台在离开之后升降门又会自动下落，通过对于升降门的合理控制能够保证生产安全，而且也可以实现自动冲压。如果系统运行出现故障，还能够通过PLC系统发出自动报警信号，并且对断料台进行互锁控制。