工业机器人在冲压自动化生产线的应用

工业机器人在冲压自动化生产线的应用

摘要：在当代，科技水平高速发展，机器人已经逐渐走入我们的世界中，并逐

渐成为人类社会文明的一部分，尤其是一些相对简单的或者危险系数高的生产过

程中，机器人甚至已经完全取代了人类的位置，成为了生产过程中的重要一环，

尤其是在当今的冲压自动化生产线中，机器人更是得到了非常广泛的使用。汽车

在生产过程中，有一项必不可少的机械设备即为车身覆盖件的冲压生产线，冲压

自动化生产线的生产质量以及其生产效率对最终生产质量方面发挥着极其重要的

影响作用。机器人的普遍运用标志着我国的科技水平正不断提高，也是时代在进

步的的有力象征。

关键词：工业机器人；冲压自动化；生产线

一、工业机器人的机构及其特点

1.工业机器人的结构

工业机器人的主要结构大致可以被分为三个主要的主要结构以及其他结构。

其中三大结构分别为主体、控制系统以及驱动系统等组成部分。主体结构部分包

括了机器人基座以及执行构架，主体结构一般带有一定的基础动作操作能力，通

常主体结构都会带有臂腕结构，臂腕部位要求其可以做出抓放的动作。对于工业

机器人的灵活程度控制一般都有自由度控制设计，自由度控制档一般为一到三个，其灵活程度相对都做过智能化处理，使机器人的操作更加简便，同时也能节省很

多成本，这样可以使工业机器人更加灵活，其灵活程度更加智能化，可以大大节

省运作的成本，还可以进一步提高工作效率。工业机器人的操作系统方面应该保

证其对机器人具有绝对的系统控制作用，机器人的操作系统可以通过在其系统内

部输入程序来对机器人进行各项操作，同时也可以给驱动系统和执行系统发出相

关的运行信号，对此过程进行具体化控制。对于工业机器人来讲，其驱动系统是

为了让机器人产生和指令相符合的动作而向执行机构传送运行指令。

2.工业机器人的分类

虽然工业机器人最早应用于汽车制造的领域，但是随着科学技术的发展，工

业机器人已经拓展至更多的领域当中。其中最主要的种类有：

a.焊接机器人：从事焊接、切割以及喷涂等工作。

b.码垛机器人：可以将已经装入容器的物体按照一定排列码放在托盘上。

c.搬运机器人：可以进行自动化搬运作业。

d.装配机器人：进行柔性自动化装配的核心设备。

e.激光加工机器人：是将机器人技术应用于激光加工的过程中，通过高精度

的机器人来实现准确、柔性的激光加工作业。

3.工业机器人的几种特点

a.工业机器人具有与人类工作时同样的工作动作以及能力，其具备了人类操

作的相似操作功能。

b.工业机器人可以进行随时编程，在其工作之前，进行编程预设，工业机器

人在得到编程指令后将进行自动化操作的工作。

c.工业机器人加强了机器人工作动作的柔性化处理，这种处理将加强设备的

柔性化，其工作动作将随着工业机器人的运行轨迹进行相应的调整，从而使机器

人工作的效率得到提高，同时可以增加工业机器人的使用寿命。

二、冲压自动化生产线中的工业机器人相关应用

1.工业机器人运行中的拆垛系统

目前，工业机器人在冲压自动化生产线上的作用变得越来越突出与重要，尤

其是在汽车生产系统必有的拆垛系统，拆垛系统目前作为汽车生产系统必有的环

节出现在生产系统的输送线上。拆垛系统包含了许多多样化的生产设备以及生产

工序，其中生产设备包含了拆垛小车、磁性皮带机、自动上油装置以及对中台及

双料检测等等。拆垛小车在材料的采用区或者在上料之后在固定的位置停放，这

样在取料的过程中，机器人取料时间相对最短，操作也更加便捷。磁力皮带机会

根据奇迹恩德实际位置的不同分为不同的种类，分为导出式皮带机以及导入式皮

带机，导出式皮带机能够将板料按照规定的速度送到对中台的内部中，而导入式

皮带机能够先取出需要的物料然后传送至相应的涂油机中。自动涂油机是在板料

拉延工序这一环节中进行涂油的一个重要部件，涂油工序要求必须在板件存在相

对较大的拉延率的情况下进行，工作过程中，自动涂油机将拉延油涂抹到板料的

表面，这一环节可以消除冷轧钢板上生产线滑动的问题，可以很大程度保证加工

完的钢板表面质量能达到相关标准的要求，使其具有合格的润滑性能，大大提升

冲压钢板的防腐蚀防锈等能力。通常在使用机械对中台时，在移动或者进行固定

时操作更加快捷方便，一般在工序中使用视觉对中或者重力对中等方式。在加工

过程中，为了体现板料在定位方面的准确性以及其加工方式上的便捷化以及固定

的牢固性等，系统可以根据零件的对中位置进行相应的自适应调整运动轨迹，可

以使板料更加快速有效并且准确地运送到对应的压力机内部。

2.工业机器人在冲压自动化生产线中的控制系统

工业机器人在冲压自动化生产线中保证其正常操作并能够顺利是用的系统为

其控制系统，这也是工业机器人在冲压自动化生产线中的核心系统。工业机器人

的控制系统主要功能是确保生产线的各部分部门在一个统一的管理下进行有序、

快捷、高效以及正常的工作。与此同时，工业机器人的控制系统的部分性能将影

响冲压自动化生产线的整体工作效率以及生产制作的自动化程度，除此之外，在

技术方面凸显的各项指标所具备的可靠性以及先进性，并且工业机器人的控制系

统在控制方式方法等一系列条件中都可以满足系统的灵活性以及有效性。工业机

器人在冲压自动化生产线中的控制系统大致可以分为控制层、设备层以及人机界

面HMI等几个重要的组成方面。其中，控制层的各部分控制环节可以采用具有现

场总线形式的PLC系统控制方式，其最大的特点是具有单独控制以及连线自动控

制的功能。为了保证控制层系统的有效运行可以使用西门子公司的S7-416-2DP的PLC，现场总线可以使用西门子的Profibus总线以及工业以太网进行操控。每个控制部分的PLC之间和各个PLC与其上位机的数据交换使用以太网来实现，同时监

控系统也可以实现数据联网操作。压力机的控制系统需要配备Ethernet card与机

器人的控制系统接口，控制系统与机器人系统间可以通过PROFIBUS-DP现场总线

的形式实现信息的交换和操作接口的连锁对接。设备层在工业机器人的整个控制

系统中处于最底层的位置，是整个系统的关键环节。设备层系统主要包括了现场

操作站、现场设备检测单位（光电开关、感应开关等）、现场执行机构（电动机、电磁阀等等）以及现场其他输入设备等，这些单元可以直接或者通过现场总线与

控制层中的PLC进行联系，将各种输入信号发送给PLC中，同时还可以将PLC中

输出的各项指令发送的现场的设备中，各种传感器以及阀门的接线盒，通过现场

总线以及相应的控制单元进行通信。人机界面HMI是整个系统的人为操作的直接

界面，起到一个非常重要的媒介作用，此界面可以直接将我们需要的指令传送到

工业机器人的控制系统中，或者对现场的各项情况进行实时监控。本系统HMI可