机器人在上下料生产线中的应用分析

闻登沈 李健

[摘    要]随着我国经济实力的不断发展，自动化技术处在迅速发展的阶段，尤其是机器人的应用范围在逐渐增加。机器人在铝模板制造行业中具有重要的应用，能够直接影响整条生产线质量。对于此，本文深入分析机器人在上下料生产线中的应用情况，并结合自动化技术，实现铝模板制造过程的智能化和自动化，从而提高铝模板制造效率和质量，促进铝模板制造行业的可持续发展。

[关键词]机器人;上下料;生产线;应用分析

[中图分类号]TP242[文献标志码]A [文章编号]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

随着我国信息化技术和自动化技术应用范围的增加，使得机器人具有更高的智能化操作方式，机器人在特殊行业具有重要的作用，尤其是在铝模板制造行业中的上下料生产线中，能够有效保证铝模板生产质量。因此需要铝模板制造单位要重视机器人在上下料生产线中的应用分析，从而提高铝模板制造效率和质量。

1 工业机器人

1.1 工业机器人的类别

机器人在实际应用中，由于所应用领域不同，因此又能将工业机器人分为以下三种类型。（1）工业机器人在生产过程中，主要应用臂部区域的机器人可以按照所活动的角度分为直角坐标型、并联机器人以及球坐标类型机器人三种。（2）通过分析工业机器人所控制运动机构的能力，可以将其划分为点位型、连续型等机器人。在实际应用中，这类机器人主要是应用到气割焊接、正常装卸运输和机械制造业上下料生产线中。对比于第一类工业机器人，其能够严格执行程序员所制定的焊接、运输、上下料等程序，确保生产质量达到标准。（3）在工业机器人工作过程中，其需要读取内部的程序，在读取程序中主要有两种方式，一种为示教输入型，另一种为程序输入型，在应用到上下料生产线中，要根据实际情况所应用，才能有效提高生产效率和质量。

1.2 工业机器人的组成结构

一般情况下，工业机器人的组成结构主要由控制系统、主体以及驱动系统构成。在其正常运行状态下，主要由控制系统所提供工作方式，其主要由执行结构和基座组成，执行结构是由大量的零部件构成的机械手臂或手腕等工作设备，在实际应用中，如果工业机器人需要进行特殊的操作，还需要在其基座添加运动功能，使其能够进行短距离的行走。通常情况下，工业机器人的执行结构的末端为小臂，而在其基座所构成的是大臂。在制造行业中所应用的工业机器人能够具有较大的运动自由度，以此来实现上下料生产料的使用需求。

机器人的控制系统就是PLC控制单元，其中安装断路器、PLC电路板、电源结构等元件。PLC的型号一般选择的都是欧姆龙公司所生产的控制电路单元，主要发挥控制上下料机器人开始和停止、自动运行输送等工作。上下料的输送机构能够将放置着工作毛坯的托盘运送到上料的位置，机器人传送机构再将毛坯运送到数控机床之外，放置在机床底盘上，等到加工完成之后再进行下一步的组装和包装工作。

2 工业机器人上下料结构及工作流程分析

2.1 上下料工业机器人组成分析

机器人上下料生产线中的应用主要以工业机器人为主，在实际应用中，其主要由机器人主体、控制结构和末端的操作结构构成，因此在选择上下料生产线机器人时，要严格按照上下料生产情况所选择最合适的工业机器人型号。如在建设鋁模板制造生产线时，需要根据实际情况做好上下料布局规划并根据机器人所需要的体积，进行布局生产线，确保机器人能够正常工作。在实际上下料生产线中，需要对铝模板进行切割、冲孔，所生产的结构质量小于45 kg，并且距离锯床、冲床较近，根据这种情况，选择库卡KR210型号的工业机器人。这类机器人能够利用末端操作方式对整体的控制系统进行反馈，然后结合所使用的电磁阀，控制夹具和吸盘，来实现对邻近生产线的精准控制，确保生产质量达到使用标准。机器人所使用的控制系统主要由PLC控制单元提供，其内部安装数据监测系统、断路器、供电系统和变压器等功能系统。在实际应用中，其能够控制上下料的输送结构，将加工后的铝模板放置到辊筒输送线上，进行后期的码垛和焊接，以此来提高上下料生产效率和质量。

2.2 上下料工作流程

机器人在上下料生产线中的主要工作流程为输送铝模板到加工位置，然后进行对应的锯切和冲孔，将加工完成后的铝模板输送到码垛位置，用AGV小车将其运送至焊接工位。在实际应用中，机器人会将铝模板原料从滚筒线中抓取到高空输送线上，然后利用上下输送机构，将铝模板运输到锯床加工位置，对其进行不同尺寸的锯切，在完成锯切任务后，其会自动检测锯切的精度，然后通过直角坐标机械手将其放到滚筒线中，运送至冲床工位，通过机器人吸取铝模板，对其进行冲孔，完成后实现下料操作，并将其运输到码垛工位，整体流程操作结束。为了提高机器人在上下料生产线中的效率，在生产线内设置光电检测装备，当其检测到铝模板光线后，会将电信号及时的传输到生产线各电机中，使其迅速启动，然后开始运送工作。

3 自动上下料机器人在铝模板生产线中的运用

通过实际分析机器人在上下料生产线中的应用情况，可知所采用研究案例的“3+3”模式铝模板锯冲自动生产线的长度为40 m，宽度为28 m，需要的操作人员和后期維护人员为2名，所应用的单体设备6台，机器人4台，非标自动化设备1套。通常情况下，铝模板生产线主要有锯床和冲床构成，因此需要在生产线上布置较多的加工设备，并且需要较多的操作人员来对设备进行操作，以及物料的倒运。为了有效提高铝模板生产线工作效率，实现自动化生产，因此在其上下料生产线中应用大量的机器人来提高上下料效率，所需要改进的自动化项目设计由以下两个方面构成。

3.1 合理配置送料系统

在生产过程中，要结合实际生产情况，然后制定合理的送料系统，在生产线中布置三套锯冲输送系统和检测系统。在实际运行过程中，其能够自动检测所要运输的铝模板，然后利用机器人及直角坐标机械手臂将其抓取到滚筒中，实现自动化的上料操作，在实际应用中，由于铝模板两侧都需要冲孔，因此针对这种情况，需要在冲床前布置一套旋转机构，对铝模板进行两次抓取、两次冲孔，从而提高整条生产线的效率。

3.2 抓手、吸盘设计制造

上下料生产线中的机器人最重要的部位为抓手、吸盘，因此要重视机器人抓手、吸盘设计方案，要根据所要生产的铝模板形状、重量等数据信息，设计符合该生产需求的抓手、吸盘形状。本文所研究的铝模板生产线中，主要采用六轴机器人，其具有良好的抓取力，能够满足铝模板上料和下料操作，实现上下料生产线自动化加工目的，不仅能够提高铝模板制造企业的经济效益，还能促进铝模板制造行业的可持续发展。

另外，可考虑使用中心桁架式机器人机械手，这种抓手最大可承受3t的抓取力，手抓的主体结构是钢制结构的横梁，采用矩形的立体结构为导轨，通过齿轮传动的方式来进行传动，并且针对性的使用了模块化的设计和独立的一大控制防止，安装配置了紧急情况下的急停装置，使大批自动化加工能够得到有效的实现，对企业经济效益和盈利水平的提高带来了巨大的有效帮助，使机器人具备了更多的国际竞争力。

4 结论

综上所述，在上下料生产线中应用机器人，使其具有自动化加工能力，不仅有效提高上下料运输效率，还能保证铝模板加工质量。在机器人实际应用中，其能够有效结合多种不同应用功能，联合多台锯冲、冲床制作生产线，实现铝模板生产线的智能化和自动化，节省大量的人力和物力，提高生产质量。

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