楊波　沈燕青　朱林軍

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新和進步，生產(chǎn)自動化已經(jīng)作為一種趨勢，深入到工業(yè)生產(chǎn)的方方面面。在自動化沖壓生產(chǎn)線的設(shè)計中，氣動機械手已經(jīng)被廣泛采用。本文首先介紹氣動機械手的概況，接著進行自動化沖壓生產(chǎn)線設(shè)計的介紹，最后將二者結(jié)合，具體探討氣動機械手在自動化沖壓生產(chǎn)線設(shè)計中的應(yīng)用和前景。

關(guān)鍵詞：氣動機械手；自動化；沖壓生產(chǎn)線設(shè)計；應(yīng)用

近年來，我國的沖壓生產(chǎn)線已經(jīng)高度自動化，改變了過去單純依靠勞動力投入的低效率模式。隨著技術(shù)的進步，氣動機械手又廣泛應(yīng)用于自動化沖壓生產(chǎn)線，進一步解放了人類勞動，工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率顯著提高?；跉鈩訖C械手在自動化沖壓生產(chǎn)線中的重要作用，企業(yè)開始將自身發(fā)展同氣動機械手的應(yīng)用密切聯(lián)系。

一、氣動機械手概述

氣動機械手指的是利用現(xiàn)代氣動技術(shù)、氣動伺服控制技術(shù)和計算機技術(shù)為核心的控制技術(shù)，完成生產(chǎn)線上物品的抓持、搬運和卸料工作，以此代替人力勞動，提高生產(chǎn)效率的現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)。

氣動機械手是典型的機、電、器一體化的產(chǎn)物，同市面上存在的機械傳動機械手、液壓傳動機械手、電氣傳動機械手相比，具有技術(shù)要求低、動作速度快、使用成本低、維護費用少的特點，因此是最受生產(chǎn)企業(yè)歡迎的高性價比的生產(chǎn)工具。

二、自動化沖壓生產(chǎn)線的設(shè)計

自動化沖壓生產(chǎn)線是一個循環(huán)往復(fù)的單線系統(tǒng)，它的工作周期一般為：拆垛——物料運輸——取料、送料（壓機沖壓）（該步驟可能重復(fù)）——生產(chǎn)線末端輸送——人工碼垛。

（一）系統(tǒng)組成

自動化沖壓生產(chǎn)線是一個單線系統(tǒng)，它的組成往往根據(jù)廠家生產(chǎn)產(chǎn)品的不同而略有差異。一般來講，自動化沖壓生產(chǎn)線有拆垛系統(tǒng)、過程操作（涂油、壓板等工藝）系統(tǒng)、上下料系統(tǒng)和線末運輸系統(tǒng)組成，最后經(jīng)過人工碼垛，完成整體生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程。

（二）控制系統(tǒng)

1、控制層

自動化生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)一般采用PLC控制方式，這種控制方式具有現(xiàn)場總線的控制，同時具有單獨控制及連線自動控制的功能。它將整個系統(tǒng)分為不同的控制部分，每個控制部分上都設(shè)置有一個PLC，每個部分PLC之間與上級PLC之間采用以太網(wǎng)方式進行數(shù)據(jù)交換，聯(lián)網(wǎng)時可以被系統(tǒng)監(jiān)控和使用。

2、設(shè)備層

設(shè)備層管理的主要是生產(chǎn)線中的各種設(shè)備，處于整個控制系統(tǒng)的最低層，同時也是整個系統(tǒng)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因為它控制的是實際生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，主要監(jiān)控現(xiàn)場操作站、現(xiàn)場輸入設(shè)備以及現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)等部分的工作。設(shè)備層受總線PLC控制，向總線PLC發(fā)送信號和數(shù)據(jù)，并將接收到的總線PLC命令直接傳達到生產(chǎn)線的指定環(huán)節(jié)和設(shè)備，使自動化沖壓生產(chǎn)線穩(wěn)定地生產(chǎn)和運行。

（三）安全系統(tǒng)

安全是自動化生產(chǎn)線的最大特點， 自動化沖壓生產(chǎn)線一般配置高級的保護系統(tǒng)和完善的安全裝置，不僅能夠?qū)崟r監(jiān)控生產(chǎn)的進行，還能在危險發(fā)生時及時發(fā)出警報信號，有的甚至能夠自動判斷危險級別，進行停機保護。

整個安全系統(tǒng)同樣受總線PLC控制，保證了線路運行在統(tǒng)一的指揮和監(jiān)控下安全運行。

三、氣動機械手在自動化沖壓生產(chǎn)線設(shè)計中的應(yīng)用

氣動機械手的應(yīng)用具有安全性高、抗高溫環(huán)境、抗危險（易燃、易爆、輻射等等）環(huán)境、效率高的特點，并且在成本投入上，又有成本低、動作快、平穩(wěn)可靠、節(jié)能環(huán)保、維護和運營成本低等優(yōu)勢，因此被廣泛應(yīng)用于各種自動化沖壓生產(chǎn)線中，不管是汽車制造業(yè)、家電制造業(yè)還是食品加工業(yè)、軍事制造業(yè)，都能看見它的身影。

（一）氣動機械手要求對控制器進行有效選擇

氣動機械手的應(yīng)用，需要在強有力的系統(tǒng)控制下進行。因此，在設(shè)計自動化沖壓生產(chǎn)線的過程中，如果考慮加入氣動機械手，就要做好控制器的選擇工作。要選擇具良好性能，同時遵循“簡單、穩(wěn)定”特征，能夠?qū)偩€和各部分PLC進行準(zhǔn)確把握的控制器。

（二）氣動機械手要求實現(xiàn)自動與手動相結(jié)合的送料系統(tǒng)

在自動化沖壓生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程中，大部分工作都由自動化的氣動機械手來完成，但是要求必須實現(xiàn)自動系統(tǒng)與手動系統(tǒng)的結(jié)合。因為氣動機械手只能完成規(guī)定的將物料送入機械設(shè)備的動作，但是在一些需要主觀能動性決定的工作操作（質(zhì)量檢驗、裝箱碼垛等等）中，氣動機械手卻無能為力，只能靠手動操作系統(tǒng)來完成。

（三）氣動機械手要求系統(tǒng)具有可靠的功能

氣動機械手在自動化沖壓生產(chǎn)線設(shè)計中的應(yīng)用，要求系統(tǒng)能夠提供相應(yīng)的安全和生產(chǎn)保障，從而來指揮氣動機械手進行正常的生產(chǎn)。

1、報警系統(tǒng)

作為一種機器，氣動機械手的工作過程是簡單機械的，只要系統(tǒng)不發(fā)出停止或者其他操作指令，它就會不停地運轉(zhuǎn)。在危險發(fā)生的時候，氣動機械手并沒有主動判斷危險的能力，這個時候，如果沒有可靠的報警系統(tǒng)給總線控制系統(tǒng)傳遞信號，氣動機械手就會不停地運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致重大生產(chǎn)事故的發(fā)生。

2、停止功能

在自動化沖壓生產(chǎn)線設(shè)計的過程中，一定要格外重視對氣動機械手停止功能的設(shè)計。在危險發(fā)生時，通過設(shè)備或者遙控開關(guān)面板上的“停止”鍵，使設(shè)備立即停止運行，能夠及時阻止更危險情形的出現(xiàn)，降低事故的損失率。

3、狀態(tài)顯示功能

機器人不會說話，它的工作運行狀態(tài)，只能通過狀態(tài)顯示功能來體現(xiàn)。因此，在自動化沖壓生產(chǎn)線設(shè)計的過程中，一定要做好狀態(tài)顯示功能的設(shè)計，使其能夠?qū)ο到y(tǒng)各個部分的運行狀態(tài)進行反應(yīng)，及時解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種問題。

四、氣動機械手在自動糊沖壓生產(chǎn)線中應(yīng)用的前景

（一）重復(fù)高精度

與人工操作相比，氣動機械手采用氣動伺服技術(shù)和現(xiàn)代計算機技術(shù)，生產(chǎn)過程可以實現(xiàn)高精度重復(fù)。在氣動機械手生產(chǎn)的過程中，如果一個氣動機械手出現(xiàn)了定位不精確的誤差，就會及時啟動誤差調(diào)整功能，保證工作的高精度。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，氣動機械手的精確度會越來越高，它的發(fā)展前景和工作領(lǐng)域會越來越寬廣。

（二）模塊化

現(xiàn)代的氣動機械手正在由組合驅(qū)動裝置向模塊化拼裝裝置轉(zhuǎn)化。這種轉(zhuǎn)化使氣動機械手的安裝使用更加靈活方便，擴大了氣動機械手的應(yīng)用范圍，也是氣動機械手發(fā)展的重要方向之一。

（三）無給油化

在食品、醫(yī)藥、紡織等生產(chǎn)要求高的行業(yè)，無污染是他們共同的追求?，F(xiàn)在，隨著技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)實現(xiàn)了不加潤滑脂的不供油潤滑元件生產(chǎn)技術(shù)。這種無潤滑元件如果在氣動機械手裝置中得到廣泛應(yīng)用，不僅能夠節(jié)省潤滑油、降低環(huán)境污染，而且能降低生產(chǎn)成本、延長機器使用壽命，給相關(guān)行業(yè)帶來更大的利潤空間。

（四）勞動力集約化

在傳統(tǒng)的生產(chǎn)線中，單純采用人工方式進行重復(fù)性、危險性、節(jié)拍高的生產(chǎn)工作，工人勞動強度大，很容易發(fā)生工傷。氣動機械手在自動化沖壓生產(chǎn)線中的使用，代替了大部分危險性的人工工作，節(jié)約了人力勞動成本，提高了人工及設(shè)備的安全性。這正體現(xiàn)了一種未來工業(yè)的發(fā)展趨勢。

結(jié)語：

氣動技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展過程，我國對氣動技術(shù)和氣動機械手的研究與應(yīng)用都比較晚，但是近年來，隨著我國相關(guān)部門和企業(yè)重視程度的提高，對于氣動機械手的投入力度和研發(fā)力度在不斷加大，我國自主研制的許多氣動機械手已經(jīng)在各種行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用，并且獲得了國際的一致好評，為國家的技術(shù)進步做出了卓越貢獻?？梢灶A(yù)見，在不久的將來，氣動機械手將越來越廣泛地進入工業(yè)、軍事、航空、醫(yī)療、生活等各個領(lǐng)域，更多地影響我國的工業(yè)生產(chǎn)過程和人民的現(xiàn)代化生活水平。

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