聞登沈 李健

[摘? ? 要]隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)處在迅速發(fā)展的階段，尤其是機(jī)器人的應(yīng)用范圍在逐漸增加。機(jī)器人在鋁模板制造行業(yè)中具有重要的應(yīng)用，能夠直接影響整條生產(chǎn)線質(zhì)量。對(duì)于此，本文深入分析機(jī)器人在上下料生產(chǎn)線中的應(yīng)用情況，并結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋁模板制造過程的智能化和自動(dòng)化，從而提高鋁模板制造效率和質(zhì)量，促進(jìn)鋁模板制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]機(jī)器人;上下料;生產(chǎn)線;應(yīng)用分析

[中圖分類號(hào)]TP242[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]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

隨著我國信息化技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用范圍的增加，使得機(jī)器人具有更高的智能化操作方式，機(jī)器人在特殊行業(yè)具有重要的作用，尤其是在鋁模板制造行業(yè)中的上下料生產(chǎn)線中，能夠有效保證鋁模板生產(chǎn)質(zhì)量。因此需要鋁模板制造單位要重視機(jī)器人在上下料生產(chǎn)線中的應(yīng)用分析，從而提高鋁模板制造效率和質(zhì)量。

1 工業(yè)機(jī)器人

1.1 工業(yè)機(jī)器人的類別

機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中，由于所應(yīng)用領(lǐng)域不同，因此又能將工業(yè)機(jī)器人分為以下三種類型。（1）工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)過程中，主要應(yīng)用臂部區(qū)域的機(jī)器人可以按照所活動(dòng)的角度分為直角坐標(biāo)型、并聯(lián)機(jī)器人以及球坐標(biāo)類型機(jī)器人三種。（2）通過分析工業(yè)機(jī)器人所控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的能力，可以將其劃分為點(diǎn)位型、連續(xù)型等機(jī)器人。在實(shí)際應(yīng)用中，這類機(jī)器人主要是應(yīng)用到氣割焊接、正常裝卸運(yùn)輸和機(jī)械制造業(yè)上下料生產(chǎn)線中。對(duì)比于第一類工業(yè)機(jī)器人，其能夠嚴(yán)格執(zhí)行程序員所制定的焊接、運(yùn)輸、上下料等程序，確保生產(chǎn)質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。（3）在工業(yè)機(jī)器人工作過程中，其需要讀取內(nèi)部的程序，在讀取程序中主要有兩種方式，一種為示教輸入型，另一種為程序輸入型，在應(yīng)用到上下料生產(chǎn)線中，要根據(jù)實(shí)際情況所應(yīng)用，才能有效提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

1.2 工業(yè)機(jī)器人的組成結(jié)構(gòu)

一般情況下，工業(yè)機(jī)器人的組成結(jié)構(gòu)主要由控制系統(tǒng)、主體以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成。在其正常運(yùn)行狀態(tài)下，主要由控制系統(tǒng)所提供工作方式，其主要由執(zhí)行結(jié)構(gòu)和基座組成，執(zhí)行結(jié)構(gòu)是由大量的零部件構(gòu)成的機(jī)械手臂或手腕等工作設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中，如果工業(yè)機(jī)器人需要進(jìn)行特殊的操作，還需要在其基座添加運(yùn)動(dòng)功能，使其能夠進(jìn)行短距離的行走。通常情況下，工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的末端為小臂，而在其基座所構(gòu)成的是大臂。在制造行業(yè)中所應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人能夠具有較大的運(yùn)動(dòng)自由度，以此來實(shí)現(xiàn)上下料生產(chǎn)料的使用需求。

機(jī)器人的控制系統(tǒng)就是PLC控制單元，其中安裝斷路器、PLC電路板、電源結(jié)構(gòu)等元件。PLC的型號(hào)一般選擇的都是歐姆龍公司所生產(chǎn)的控制電路單元，主要發(fā)揮控制上下料機(jī)器人開始和停止、自動(dòng)運(yùn)行輸送等工作。上下料的輸送機(jī)構(gòu)能夠?qū)⒎胖弥ぷ髅鞯耐斜P運(yùn)送到上料的位置，機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)再將毛坯運(yùn)送到數(shù)控機(jī)床之外，放置在機(jī)床底盤上，等到加工完成之后再進(jìn)行下一步的組裝和包裝工作。

2 工業(yè)機(jī)器人上下料結(jié)構(gòu)及工作流程分析

2.1 上下料工業(yè)機(jī)器人組成分析

機(jī)器人上下料生產(chǎn)線中的應(yīng)用主要以工業(yè)機(jī)器人為主，在實(shí)際應(yīng)用中，其主要由機(jī)器人主體、控制結(jié)構(gòu)和末端的操作結(jié)構(gòu)構(gòu)成，因此在選擇上下料生產(chǎn)線機(jī)器人時(shí)，要嚴(yán)格按照上下料生產(chǎn)情況所選擇最合適的工業(yè)機(jī)器人型號(hào)。如在建設(shè)鋁模板制造生產(chǎn)線時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況做好上下料布局規(guī)劃并根據(jù)機(jī)器人所需要的體積，進(jìn)行布局生產(chǎn)線，確保機(jī)器人能夠正常工作。在實(shí)際上下料生產(chǎn)線中，需要對(duì)鋁模板進(jìn)行切割、沖孔，所生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量小于45 kg，并且距離鋸床、沖床較近，根據(jù)這種情況，選擇庫卡KR210型號(hào)的工業(yè)機(jī)器人。這類機(jī)器人能夠利用末端操作方式對(duì)整體的控制系統(tǒng)進(jìn)行反饋，然后結(jié)合所使用的電磁閥，控制夾具和吸盤，來實(shí)現(xiàn)對(duì)鄰近生產(chǎn)線的精準(zhǔn)控制，確保生產(chǎn)質(zhì)量達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)器人所使用的控制系統(tǒng)主要由PLC控制單元提供，其內(nèi)部安裝數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)、斷路器、供電系統(tǒng)和變壓器等功能系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中，其能夠控制上下料的輸送結(jié)構(gòu)，將加工后的鋁模板放置到輥筒輸送線上，進(jìn)行后期的碼垛和焊接，以此來提高上下料生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

2.2 上下料工作流程

機(jī)器人在上下料生產(chǎn)線中的主要工作流程為輸送鋁模板到加工位置，然后進(jìn)行對(duì)應(yīng)的鋸切和沖孔，將加工完成后的鋁模板輸送到碼垛位置，用AGV小車將其運(yùn)送至焊接工位。在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)器人會(huì)將鋁模板原料從滾筒線中抓取到高空輸送線上，然后利用上下輸送機(jī)構(gòu)，將鋁模板運(yùn)輸?shù)戒彺布庸の恢?，?duì)其進(jìn)行不同尺寸的鋸切，在完成鋸切任務(wù)后，其會(huì)自動(dòng)檢測鋸切的精度，然后通過直角坐標(biāo)機(jī)械手將其放到滾筒線中，運(yùn)送至沖床工位，通過機(jī)器人吸取鋁模板，對(duì)其進(jìn)行沖孔，完成后實(shí)現(xiàn)下料操作，并將其運(yùn)輸?shù)酱a垛工位，整體流程操作結(jié)束。為了提高機(jī)器人在上下料生產(chǎn)線中的效率，在生產(chǎn)線內(nèi)設(shè)置光電檢測裝備，當(dāng)其檢測到鋁模板光線后，會(huì)將電信號(hào)及時(shí)的傳輸?shù)缴a(chǎn)線各電機(jī)中，使其迅速啟動(dòng)，然后開始運(yùn)送工作。

3 自動(dòng)上下料機(jī)器人在鋁模板生產(chǎn)線中的運(yùn)用

通過實(shí)際分析機(jī)器人在上下料生產(chǎn)線中的應(yīng)用情況，可知所采用研究案例的“3+3”模式鋁模板鋸沖自動(dòng)生產(chǎn)線的長度為40 m，寬度為28 m，需要的操作人員和后期維護(hù)人員為2名，所應(yīng)用的單體設(shè)備6臺(tái)，機(jī)器人4臺(tái)，非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備1套。通常情況下，鋁模板生產(chǎn)線主要有鋸床和沖床構(gòu)成，因此需要在生產(chǎn)線上布置較多的加工設(shè)備，并且需要較多的操作人員來對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，以及物料的倒運(yùn)。為了有效提高鋁模板生產(chǎn)線工作效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，因此在其上下料生產(chǎn)線中應(yīng)用大量的機(jī)器人來提高上下料效率，所需要改進(jìn)的自動(dòng)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)由以下兩個(gè)方面構(gòu)成。

3.1 合理配置送料系統(tǒng)

在生產(chǎn)過程中，要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，然后制定合理的送料系統(tǒng)，在生產(chǎn)線中布置三套鋸沖輸送系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。在實(shí)際運(yùn)行過程中，其能夠自動(dòng)檢測所要運(yùn)輸?shù)匿X模板，然后利用機(jī)器人及直角坐標(biāo)機(jī)械手臂將其抓取到滾筒中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的上料操作，在實(shí)際應(yīng)用中，由于鋁模板兩側(cè)都需要沖孔，因此針對(duì)這種情況，需要在沖床前布置一套旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，對(duì)鋁模板進(jìn)行兩次抓取、兩次沖孔，從而提高整條生產(chǎn)線的效率。

3.2 抓手、吸盤設(shè)計(jì)制造

上下料生產(chǎn)線中的機(jī)器人最重要的部位為抓手、吸盤，因此要重視機(jī)器人抓手、吸盤設(shè)計(jì)方案，要根據(jù)所要生產(chǎn)的鋁模板形狀、重量等數(shù)據(jù)信息，設(shè)計(jì)符合該生產(chǎn)需求的抓手、吸盤形狀。本文所研究的鋁模板生產(chǎn)線中，主要采用六軸機(jī)器人，其具有良好的抓取力，能夠滿足鋁模板上料和下料操作，實(shí)現(xiàn)上下料生產(chǎn)線自動(dòng)化加工目的，不僅能夠提高鋁模板制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還能促進(jìn)鋁模板制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

另外，可考慮使用中心桁架式機(jī)器人機(jī)械手，這種抓手最大可承受3t的抓取力，手抓的主體結(jié)構(gòu)是鋼制結(jié)構(gòu)的橫梁，采用矩形的立體結(jié)構(gòu)為導(dǎo)軌，通過齒輪傳動(dòng)的方式來進(jìn)行傳動(dòng)，并且針對(duì)性的使用了模塊化的設(shè)計(jì)和獨(dú)立的一大控制防止，安裝配置了緊急情況下的急停裝置，使大批自動(dòng)化加工能夠得到有效的實(shí)現(xiàn)，對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和盈利水平的提高帶來了巨大的有效幫助，使機(jī)器人具備了更多的國際競爭力。

4 結(jié)論

綜上所述，在上下料生產(chǎn)線中應(yīng)用機(jī)器人，使其具有自動(dòng)化加工能力，不僅有效提高上下料運(yùn)輸效率，還能保證鋁模板加工質(zhì)量。在機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用中，其能夠有效結(jié)合多種不同應(yīng)用功能，聯(lián)合多臺(tái)鋸沖、沖床制作生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)鋁模板生產(chǎn)線的智能化和自動(dòng)化，節(jié)省大量的人力和物力，提高生產(chǎn)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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