刘杰 杨志方 段伟洋

摘要：随着我国工业水平不断发展，工业机器人具备安全可靠、灵活性更高的优势，能够在多种环境下开展各种工作，已经逐渐取代人工操作，成为冲压自动化生产线的主力军。本文对工业机器人的主要结构和特点进行详细介绍，明确工业机器人在冲压自动化生产线中的具体应用策略，全面提高汽车自动化生产的质量与水平。

关键词：工业机器人;冲压自动化;生产线;作用

工业机器人作为一种全新机械化产物，可以有效缓解工业时代的矛盾与需求，极大提高工业生产的整体质量，确保冲压自动化生产线的运行效率全面增强。利用工业机器人取代人工操作，能够有效提升劳动生产率，提高工业生产的智能化水平，保证工业生产的经济效益显著提高，有效提高汽车制造的整体水平。

一、工业机器人的主体结构和特点

（一）工业机器人的结构

工业机器人常见结构包括控制系统、主体部分和驱动系统。主体部分由基座和执行机构共同组成，能够进行空间抓放等与人类似的动作。控制系统主要包括预先输入的驱动程序以及执行命令信号，对主体进行控制，驱动系统能够产生相应的动作，包括传动机构和动力装置等[1]。

（二）工业机器人的主要特点

目前工业机器人的特点包括类人功能、编程功能和自动化特点。在工业机器人中，装备感应元件能够实现自动感知功能、行走功能和作业功能，还可以根据预先设定完成各种动作要求。工业机器人能够按照事先的编程系统进行自动工作，完成工作中的各种要求，工业机器人还可以端拾器对行动轨迹进行全面调整，确保设备实现柔性化。工业机器人生产成本较低，前期投入小，具有经济实用的特点，能够满足多种车型生产，提高柔性化水平。

二、工业机器人在冲压自动化生产线中的具体应用运行方式

目前工业机器人的冲压自动化操作流程包括，拆垛输送、抓料放料、取料放料、码垛输送。

拆垛输送系统能够保证工业机器人对各种物料进行快速输送，可以分为导入式和导出式两种物料输送方式。导入式能够直接将物料从传送带快速取出，导出式则能够将物料放在传送带上传送出去，这两种方式可以确保拆垛输送的效率大幅提高[2]。

抓取系统主要真空吸盘或电磁铁等形式，利用通电断电开关实现工件抓取和投放。但这种抓取系统很容易造成设备出现故障或者人身伤害，需要加强对抓取系统的改进，利用磁性吸盘或者电永磁铁，确保抓取磁力更加稳定。磁性吸盘主要由汽缸和磁力座共同组成，主要动力来源于压缩空气与双线圈的电磁阀相互配合情况下，依然能够有强大磁力。该系统采用双极性磁砂原理，利用短脉震动电流控制永磁系，在0.02秒后快速转换永磁系，不需供电，可保证系统持续稳定运行，提高安全性。

切换系统能够提高工业机器人的柔性程度，满足不同工件种类的变化需要。也可以有效解决冲压前后工件变化或者抓取系统无法共用的问题。在实际生产时，主要包括公盘和母盘两种装置。公盘安装在工业机器人设备上，母盘则安装在抓取设备上，所有设备都安装电器模块。在工作时，公盘利用双向定位与母盘相互配合，采用钢珠锁或者钩销锁等方式紧密连接，实现气和电快速切换。

控制系统是工业机器人的关键核心，也能够确保工业机器人的各项功能得以实现。控制系统主要包括物理层、数据层和操作层。物理层是整个控制系统的最底层，也是控制系统的基础层。物理层能够实现电机检测，输入输出等相关物理操作，这些设备均与总线相互连接，可以实现数据的快速采集。数据层能够保证各项数据信息准确传递，利用现场总线技术对工业机器人进行驱动，保证数据信息实现智能化控制。操作层能够利用显示器，对工业机器人具体位置进行汇总，利用PLC对工业机器人实现总体监控。上位机触摸屏能够判断不同工业机器人的工作状态，一旦工业机器人出现运行故障就会立即发出警报，对有异常的工业机器人，还能够在PLC显示屏上快速展示，帮助工作人员对工业机器人采取相应的操作。在自动化控制系统中，运用PLC控制技术能够实现自动化控制，更改操作流程，提高控制化系统的稳定性与安全性。节约人力、物力、财力等资源，还能够保证自动化运行效率大幅度提升，减少能源资源消耗。与其他的控制系统相比较而言，PLC控制系统操作简单，能够实现自动化运行，可以保证对故障进行自动检测，增强故障诊断的整体效果，实现故障的自动修复。PLC技术具有比较强的灵活性和通用性，能够实现模块式和固定式两种应用方式[3]。在与自动化控制系统结合时，需要选择最佳结合方式，保证工作质量和工作效率有效提高。目前最常用的是固定式为主，通过减少输入输出端口的体积，能够有效缩短占地空间，可以在自动化控制系统中被广泛应用。PLC模块式最主要的优势在于不同模块之间彼此独立，还能够根据自动化系统的实际要求快速拓展，随意地更换和升级，保证自动化控制更加灵活。

安全系统就是在工业机器人运转过程中，对工业机器人进行设备检修与维护的重要环节，利用PLC总线技术能够对工业机器人进行实时监控。如果发现问题，能够立即发出警报，也能够对机械故障快速排除。当前电子设备的高速发展，有效地提高了其智能化水平，但通过 PLC技术的应用，可以为工業发展提供重要的技术支持，保证工业生产的整体质量得到提高，利用 PLC技术可以实现数控系统内部的优化集成，提高冲压自动化生产线的运行效率。PLC技术能够提高信息传递的效率和质量，保证对冲压自动化生产线的工作状态进行全方面监控，提高工作的整体稳定性，同时将所有信号都能够直接利用PLC技术输入到系统之中实现信号的双向传递[4]。

仿真系统能够对工业机器人的工作范围工作速度进行快速验证，提高工作工业机器人的运转效率，仿真系统能够对冲压生产线的具体工作环境进行模拟，全面判断工业机器人是否达到预期的工作要求，在验证合格后投入到生产之中。

三、各种生产方式的比较

汽车钣金冲压是汽车生产的重要环节，能够直接影响汽车生产的质量和整体效益。冲压生产自动化可以显著提高劳动生产率，改进劳动条件。随着我国汽车和电器产品质量不断升级，产品规模也在不断扩大，我国冲压行业实现工业机器人自动化生产势在必行。冲压工艺主要包括人工生产和自动化生产两种方式，自动化生产包括机器人线和机械手线。安装方面，工业机器人可以在地面安装，机械手可以在压力机立柱安装钢梁附着在压力机上。工业机器人线能够利用端拾器，实现自动切换，保证工业机器人的动作轨迹和运行更加柔性。工业机器人线生产节拍达到7～10件/min，机械手线为8～12件/min，工业机器人投资更低，能够保证生产的质量，工业机器人自动化生产线更加经济实用，能够适用于大规模的自动化改造，利用端拾器可以保证工业机器人自动化生产柔性更高[5]。

结束语：

冲压生产线作为汽车生产的重要组成，在过去主要以人工重复操作为主，很容易出现误操作，导致质量问题。整体效率也比较低，无法满足大规模生产需求。运用工业机器人取代人工方式可以节约大量的人工成本，满足生产需求，提高钣金冲压生产质量，确保汽车制造行业整体规模不断发展。

参考文献：

[1]刘志鹏，祖振华.工业机器人在冲压自动化生产线中的应用研究[J].新型工业化，2020，10（05）：80-82.

[2]张民敬.工业机器人在冲压自动化生产线中的应用研究[J].工程建设与设计，2019（14）：273-274.

[3]张晨东.工业机器人在冲压自动化生产线中的应用浅析[J].四川水泥，2018（11）：281.

[4]胡大欣，李国财.工业机器人在冲压自动化生产线中应用[J].南方农机，2018，49（04）：45.

[5]王雷.工业机器人在冲压自动化生产线中的设计与应用[J].电子技术与软件工程，2017（18）：139.

作者简介：

姓名 刘杰 出生年月199303 性别男 民族 汉 籍贯 河北邢台 学历 硕士 就职单位 邢台职业技术学院 邮编 054000 职称助教 主要研究方向 加工自动化，机器人加工，机器视觉