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1 引言

隨著汽車業(yè)的快速發(fā)展，車外型愈求美觀流線，并由于汽車外板件要求完美無塵的沖壓生產(chǎn)線也向高速化、高品質(zhì)、自動化、柔性化方向發(fā)展。傳統(tǒng)沖壓生產(chǎn)過程中的手工操作、人工送料的生產(chǎn)方式已無法滿足該行業(yè)的需要。

在沖壓生產(chǎn)中采用工業(yè)機器人(機械手)代替人工操作，構(gòu)成自動化生產(chǎn)單元或組成全自動生產(chǎn)線，是進(jìn)行高速、高效、高質(zhì)量的沖壓生產(chǎn)的一種有效方法，也是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)技術(shù)的重要發(fā)展方向。

機器人沖壓生產(chǎn)線在國外已運用多年，但在國內(nèi)很少，特別是集合總線控制、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字通信等國際先進(jìn)技術(shù)的全自動機器人沖壓生產(chǎn)線在國內(nèi)還沒有。

2 機器人沖壓生產(chǎn)線的構(gòu)成及功能

機器人沖壓生產(chǎn)線是湖南長豐汽車制造股份有限公司與庫卡自動化設(shè)備(上海)有限公司共同合作完成的。

該沖壓生產(chǎn)線由4臺壓機、6臺KUKA機器人、總線控制臺、兩個拆垛工作臺，對中臺及磁性皮帶送料機、清洗機．線末皮帶機組成、及線末計數(shù)器組成。

(1)壓機。

由一臺2000t雙動壓機和1臺1000t及2臺800t單動壓機組成。壓機采用PLC控制，能存儲并調(diào)用每個工件的參數(shù)如閉合高度、壓邊力、平衡缸的壓力等，并能提供壓機的角度位置給機器人。

(2)KUKA機器人。

KUKA機29人KR100P，6臺站地上，額定荷重100kg，含蓋范閘R3501mm，控制箱KR C2；中文或英文軟件(標(biāo)準(zhǔn)形式)，KUKA控制面板帶有10m電纜線連結(jié)機械手臂與控制器，使用方便且為攜帶式，可采用中文或英文界面。機械人為緊湊和節(jié)省空間的設(shè)計，AC服務(wù)器6軸關(guān)節(jié)自由度，絕對位置的感應(yīng)，六軸皆含煞車系統(tǒng)，機械手臂除了原有的抓取重量，另外還可額外負(fù)載重量于第三軸手臂上，機械手臂至控制箱電纜線長7m。

(3)板料規(guī)格描述。

材料：含油薄鋼板(鍍鋅板或棵板)。
板料尺寸：前后最小845mm，最大2000mm。
左右最小980mm，最大4000mm。
料厚最小0.65mm，最大2.0mm。
板料最大重量36kg，板料最小重量6kg。板料形狀不規(guī)則，并且中間可能有落料不規(guī)則孔。

(4)機器人控制系統(tǒng)具有以下功能：①可進(jìn)行軌跡編程；②能顯示該單元的故障信息、操作信息、零件信息；③能提供必要的操作指導(dǎo)及診斷信息；④能協(xié)調(diào)機器人與壓機的工作過程；⑤機器人電柜內(nèi)具有擴展I/O接口。

3 運行模式

(1)正常的運行模式。對每一控制臺(壓機除外)有兩個運行模式：“自動”和“手動”(壓機有5個模式)，在每個控制臺上有一個“自動／手動”轉(zhuǎn)換開關(guān)。生產(chǎn)線以自動方式運行時，壓機以單次行程的方式運行，但在上死點必須停車等待指令：①生產(chǎn)線自動運行模式“AUTO”；②生產(chǎn)的正常模式，桉循環(huán)順序連續(xù)運動；③生產(chǎn)線各設(shè)備在“起始位置”；④每臺壓機控制面板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)在“連續(xù)”；⑤每個單元控制面板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)在“自動”；⑥阻欄門關(guān)閉，并按”循環(huán)開始”；⑦主控制臺及單元控制臺的“現(xiàn)場/遙控”轉(zhuǎn)換開關(guān)在“遙控”。
(2)手動模式“MANU”。這種模式可以實現(xiàn)所有的動作，但必須按照該零件規(guī)定的軌跡動作。從手動模式到自動模式的轉(zhuǎn)換必須盡可能地快、簡單。
(3)停止模式。
(4)緊急停止。在發(fā)生事故時使用緊急停止按鈕，緊急停止使生產(chǎn)線上的機器人的所有動作立即停止，壓機立即停車。如：壓機的主電機、離合制動器、液壓站、壓縮空氣入口等全部停止。緊急停止切斷所有動力同路(電、氣、液)；所有的電柜及檸制臺中斷上作。當(dāng)緊急停止時，生產(chǎn)線兩邊各有一個紅色信號燈閃爍。緊急停止時，信號燈、可編程控制器的供電，電子凸輪的入口不切斷，不切斷安全組件上的壓縮空氣，不斷切端拾器的真空回路。緊急停止引起：①在壓機控制板上顯示故障號；②在主控制臺及相關(guān)單元的控制臺上顯示故障發(fā)生的位置及內(nèi)容；③緊急停止按鈕；④緊急停止按鈕的位置，每個安全圍欄門“申請進(jìn)入控制臺”上及主控制臺上。
(5)立即停止。其作用等同于緊急停止(即機器人及壓機立即停止運行，壓機滑塊在回程時允許繼續(xù)運行并停在上死點)，但不叨斷運行回路，其作用僅限于立即停止的那個單元(機器人+壓機)，立即停止按鈕安裝在：①每個機器人控制臺；②每個壓機控制臺；③每個雙手按鈕；④主控制臺；⑤線末零件計數(shù)臺。
(6)故障診斷。自動化控制系統(tǒng)能通過現(xiàn)場總線實時監(jiān)測生產(chǎn)線的運行狀態(tài)，對機器人、PLC與壓力機的異常狀態(tài)能及時進(jìn)行報警并進(jìn)行相應(yīng)的診斷。包括：①動力故障(包括上回路及分支控制回路，所有斷路器、接觸器及保險的工作檢測)；②控制部分故障(包括控制電路、真空系統(tǒng)等)；③機械部分故障；④功能性故障；⑤其它故障。

生產(chǎn)線具有故障遠(yuǎn)程診斷功能。當(dāng)生產(chǎn)線發(fā)生無法解決的故障時，使用人員啟動遠(yuǎn)程診斷功能，制造商能通過因特網(wǎng)讀取生產(chǎn)線運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并查看生產(chǎn)線的視頻狀態(tài)，判斷故障原因，維修人員根據(jù)制造商的建議排除故障。

4 系統(tǒng)優(yōu)越性

(1)生產(chǎn)速度高。生產(chǎn)線的節(jié)拍，一方面通過提高機器人速度和壓機速度可以直接提高生產(chǎn)線的節(jié)拍，另一方面通過優(yōu)化機器人及壓機的程序，減少二者的等待時間間隔提高生產(chǎn)線節(jié)拍。具體地說，送料時修改機器人程序，在機器人未完全退出中間時即呼叫壓機起動，在壓機下行到一定位置時，壓機將檢測機器人是否完全退出，否則壓機立即停機，保證了設(shè)備的安全； 取料時修改壓機的程序，在壓機未到上死點時，即呼叫機器人起動，當(dāng)壓機停到上死點時，機器人已經(jīng)吸氣取料。大部分的零件還有憂化的余地。
(2)生產(chǎn)線上新工件時，調(diào)試速度快，機械手式的全自動生產(chǎn)線，調(diào)試一個零件(需制造6套端拾器及具零件編程等)共需3天的時間，而機器人生產(chǎn)線調(diào)試一個零件僅需1天的時間。
(3)零件質(zhì)量高。機器人全自動生產(chǎn)線，下料機從前一工位取料放入到清洗機上，清洗加油完成并送到位后，后一工位的機器人再從定位臺L取判放人模具，而機器人從上一工位取料后直接放入下一工位，減少了中間環(huán)節(jié)，零件質(zhì)量高，特別對外觀件有重要意義。
(4)機器人編程方便快捷。由于每臺機器人有一手提式的示教器，其友好的用戶界面，可以讓編程人員靈活快速地實現(xiàn)機器人的各種動作。
(5)柔性大。機器人最大的特點是柔性大，可以單軸運動，也可6軸聯(lián)動完成各種復(fù)雜的空間運動，其軌跡可以是各個空間方向的直線、圓周，可以是各種規(guī)則或下規(guī)則空間曲線。任何結(jié)構(gòu)的模具，機器人皆可輕易上料、取料。

5 結(jié)束語

長豐機器人沖壓生產(chǎn)線是國內(nèi)第一條采用總線控制、網(wǎng)絡(luò)連接等國際先進(jìn)技術(shù)的機器人沖壓生產(chǎn)線，功能強大，操作方便。同時將操作工人從繁重、單調(diào)、危險的工作環(huán)境中解放出來。隨著A線機器人生產(chǎn)線在沖壓領(lǐng)域的成功應(yīng)用，提高了國內(nèi)沖壓行業(yè)的自動化水平，增強了在世界上的競爭能力。

機器人沖壓牛產(chǎn)線具有柔性大、應(yīng)用范圍廣、生產(chǎn)速度高、工件質(zhì)量好的特點，與機械手式的生產(chǎn)線相比，其價格低廉，機器人的沖壓生產(chǎn)線是今后的發(fā)展趨勢。