摘要：本文简要阐述了工业机器人的概念、结构及其特点，并对工业机器人在冲压自动化化生产线中的应用进行了探究。
关键词：工业机器人；冲压；自动化生产线；应用；拆剁系统
引言
随着科学的不断进步，工业技术的不断发展，工业机器人作为工业中主要的自动化装备也已经广泛应用到汽车的生产制造中，在汽车生产的过程中，汽车车身的钣金冲压线是生产过程中的主要设备，生产效率和生产质量直接影响着汽车制造业的生产效率和汽车的生产质量，冲压自动化技术是提高生产质量和生产效率主要的措施。工业机器人作为可靠性强、灵活性高、安全性好，并且运行方便的一种新型的机械设备在冲压自动线上的运用，对汽车制造具有重要的作用。
一、工业机器人的概念
工业机器人是指工业领域内自由度多的机器人或是多关节的机械手，能够自动执行或完成工作的机器设备。工业机器人主要通过本身的动力以及控制能力来完成各种功能，人类可对其进行指挥控制，或按编排好的程序自动运行，并且按照人工智能的技术原则进行活动。
二、工业机器人的结构及其特点
2.1工业机器人结构的类型
工业机器人的基本组成部分是主体、控制和驱动系统。其中主体是执行机构以及机座，并且由手部、腕部和臂部组成，大部分机器人运动的自由度在3~6个，腕部运动的自由度通常为1~3个。控制系统按输入时的程序对执行机构和驱动系统发指令的信号，并对其进行控制；驱动系统主要由动力装置与传动机构组成，主要是让执行机构做出相应动作。
2.2工业机械人的特点
工业机器人主要有三个特点：
（1）具有类人的功能，比如工业机器人具备感知功能、作业功能、行走功能，并且还可以完成很多的动作要求。
（2）可以根据人预先设置的编程系统进行自动的工作，或者通过程序改变动作、工作中的要求以及工作对象。
（3）使用特点：工业机器人能够通过端拾器的切换和机器人的动作轨迹的调整，从而使设备更加柔性化。
工业机器人的生产成本低，机器人线的投资比较低，在冲压自动化生产性中应用机器人不仅经济、适用，还可以适用于生产线的自动化改造，并且机器人自动化生产线可以适用于多种车型的生产，柔性化更加高。
三、工业机器人在冲压自动化生产线中的应用
3.1 工业机器人在冲压自动化生产线组成
工业机器人在冲压自动化生产线见图1，其循环运行方式为：拆垛机器人进行垛料拆垛、板料传输和涂油
、板料对中、上料机器人送料（首台压机冲压）－下料机器人取料、送料（压机冲压）、根据工序数量循环下料机器人取料和送料、末端压机冲压线尾机器人取料和放料、皮带机输送、人工码垛。
图1机器人自动化生产线示意图
由上述分析可知，工业机器人自动冲压生产线包括五部分，分别为拆垛系统、涂油机、对中台、压力机兼上下料系统、线尾输送系统。
拆垛装置主要包括双料检测器（检测板料厚度）、伺服皮带机（分层板料传送）、磁力分层器（垛料分层）、提升机（运送、提升垛料）、拆垛小车（收集、装载垛料）。拆垛机器人将板料放置在磁性传送带（长度可调）上，将板料传送到涂油机，然后根据编程设定板料是否涂油及涂油位置，涂油后，将板料传送到对中台。涂油使用自动涂油机完成，通常在板料进行拉延工序时才安排涂油工序，板料表面涂上拉延油，可消除冷轧钢板上的生产地滑移线，满足润滑性要求，确保良好的冲压成型板件的表面质量，还可降低冲压钢板生锈率。
为了方便固定和移动，对中台采用机械对中台，同时使用视觉对中或重力对中或系统，从而可以提高板料的定位速度和牢固性、准确性；根据每个零件具体的对中位置，上料机器人改变运行轨迹，将板料准确地搬运到压力机内；对不同的冲压制件进行机器人的模拟示教，离线编程，形成多种制件的共线生产；采用皮带机进行线尾输送，将其放置在生产线末端，
保证最后一台压力机的机器人直接将零件放置到皮带机上，达到出件效果。通过软件实现压力机与机器人同步功能，可以最大化上下料与压力机运动之间的重合度，达到平稳切换其速度来缩短生产节拍及减少机械负荷的目的。
3.2工业机器人在冲压自动化生产线应用中的控制系统
控制系统作为系统的中心环节有着非常重要的作用，它的有效性和可靠性直接影响着工业机器人在冲压过程中的实际应用效果，通过研究可知，在工业冲压自动化生产线中，先进且可靠的控制系统能够为工业机器人各项功能的发挥以及动作的准确执行提供可靠的保证。该冲压自动化控制系统中的主要工作是实现上下料系统、线尾输送系统以及中台系统等的统一监管、调度和控制。为了能最大程度地发挥工业机器人的作用，在系统中我们设置有数据层和物理层，根据实际情况，通过调节软硬件的参数设置。
（1）数据层。数据层的主要作用是完成数据的传输和处理，在系统中我们主要通过利用现场总线技术来实现个物理层或各设备之间的连线自控，而总线有多种，如Profibus总线EPA以太网总线等。为了提高系统运行的有效性和可靠性，数据层的数据传送和处理非常关键，我们选择用线少，方便，快捷，可靠的EPA技术。连接各EPA设备，配备EthernetCard相关的网络设备实现机器人控制系统接，监控网络系统的对接，通过DCS控制系统实现集中管理分散控制的功能。这样可以减少机器人因反复动作或其他原因而造成的数据层损坏错误等情况，达到系统安全、稳定、有效、可靠的运行的目的。
（2）物理层。物理层主要作用是采集数据和处理数据，是软件系统运行的基础，它的先进性和可靠性非常关键，它主要包括控制站、操作站、数据转换接口、现场控制层、现场数据采集、执行机构等设备组成。现场设备通过现场总线和现场控制层连接。现场控制设备主要采用西门子PLC，数据采集和相应的EPA设备主要采用浙大中控设备为主。所选择的物理层设备要有较强的开放能力，EPA通信，能够将数据层的PLC开展数据交换，便于系统对各项设备数据有序采集，以确保控制系统能够对工业机器人动作准确控制，提高各项动作执行的规范性。
（3）人机交互平台。人机交互平台作为直接操作的界面，他的整洁性、方便性、操作性、功能齐全性等非常重要。在计算机组成的中控操作站中，我们主要利用浙大中控提供的Configuratiom和AdvanTrolPro相关软件进行。现场操作站可选择西门子提供的触摸屏。其操作面要具备给单元及功能模块的检测信息及错误报警，各环节操作流程和操作提示，各环节相关参数的显示和操作，相关操作的互锁功能及动画界面等。在具有一定特殊性的基础上，利用总线实现不同控制单元的有序连接，对诊断信息进行准确分析，并显示出工业机器人的错误操作并进行预警，便于相关技术人员发现问题的第一时间进行妥善处理，以便在短时间内对故障问题进行妥善处理，从而保证控制系统的高效运行，提高冲压自动化生产线的生产效率。
3.3工业机器人在冲压自动化生产线应用中的安全系统
工业机器人在冲压自动化生产线应用中最大的特点就是安全，在该系统中采用安全的保护系统，且安全装置的配置要尽可能的完善。通过完善安全装置，采用Ｐrofibus总线与主PLC系统进行通讯，进行实时控制，显示出安全区域的状况，并及时发出警报信号或直接停机。整个安全系统中辅助工具是声光警报单元，不仅能够将安全系统中各个监控点报警异常情况及时的通知工作人员进行处理，操作人员还能及时的对设备的启停或故障、上下料故障等进行处理。冲压自动化生产线的拆垛系统前有一道升降门，而两个剁料台与升降门开闭互相转换，其中某个剁料台中无料时，另外的剁料台在进入前，升降门就会打开，使其剁料台进入，无料的剁料的优化设计。采用PID调节器的输出信号来分程控制系统工作模式；第三，主系统的优化设计。分别对冷源系统、空气处理机组以及控制系统进行了全面的优化。
通过上述几方面优化措施，不仅能够满足生产车间对温湿度精度控制需求，而且在工况发生变化时，热湿独立控制装置配合PID信号分程控制方法，也能够根据所编写的控制工艺，来对表冷器、加湿器、加热器的运行情况进行自动控制，以便可以确保整个空调机组在全年段内的运行节能效果，使其保持在20%-40%标准范围内。因此，该生产企业在生产车间中安装新恒温恒湿空调系统，十分可行，其不仅可以提高企业的生产效益，而且还能节约大量的能源，降低生产成本。
结束语
综上所述，在现代生产车间中，恒温恒湿空调系统是实现其温湿度调节的最佳载体。为了实现高精度控制目标，满足车间的长期运行需求，还要对空调机组进行全面的优化设计，以便使其节能控制效果以及各项应用性能达到最高标准，从而进一步推进我国生产企业的持久稳定发展。
参考文献：
[1]马长捷，朱凤.浅谈实验室用恒温恒湿空调系统的节能优化方案[J].应用能源技术，2017（05）：35-37.
[2]张学军.恒温恒湿空调系统的优化控制与性能模拟[J].制冷学报，2018，（01）：22-23.
论文作者:李国平
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/29
标签：机器人论文; 工业论文; 板料论文; 系统论文; 涂油论文; 自动化生产线论文; 数据论文; 《基层建设》2019年第4期论文;