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轉(zhuǎn)發(fā)自：設(shè)計(jì)創(chuàng)新 Technology Innovation and Application 2019 年 17 期

作者：何樹(shù)洋

（廣州數(shù)控設(shè)備有限公司，廣東廣州 510530）

摘 要：傳統(tǒng)的電熱水器內(nèi)膽沖壓生產(chǎn)一般采用專(zhuān)機(jī)操作和人工上下料相配合的方式，但是這種生產(chǎn)方式操作具有一定的危險(xiǎn)性且生產(chǎn)條件惡劣，已不能滿足日益快速發(fā)展的工業(yè)要求，因此實(shí)現(xiàn)電熱水器內(nèi)膽自動(dòng)化生活迫在眉睫。

基于此，文章調(diào)查了某企業(yè)沖壓生產(chǎn)線現(xiàn)狀，論述了工業(yè)機(jī)器人在沖壓線上的重要應(yīng)用，針對(duì)電熱水器內(nèi)膽的沖壓工序提出了沖壓機(jī)上下料機(jī)械手控制系統(tǒng)方案。

關(guān)鍵詞：沖壓；機(jī)械手；上下料；控制系統(tǒng)中圖分類(lèi)號(hào)：TP242.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）17-0084-02

Abstract: The traditional stamping production of the inner tank of electric water heater generally adopts the way of special machine operation and manual loading and unloading, but the operation of this mode of production is dangerous and the production conditions are bad, so it can not meet the industrial requirements of the rapid development day by day. Therefore, it is urgent to realize the automatic life of the inner tank of electric water heater. Based on this, this paper investigates the present situation of the stamping production line of an enterprise, discusses the important application of the industrial robot in the stamping line, and puts forward the control system scheme of the punch loading and unloading manipulator according to the stamping process of the electric water heater.

Keywords: stamping; manipulator; loading and unloading; control system

本文根據(jù)電熱水器內(nèi)膽沖壓加工的性質(zhì)與特點(diǎn)，針對(duì)沖壓產(chǎn)品而研發(fā)的基于工業(yè)機(jī)器人的沖壓上下料的自動(dòng)生產(chǎn)線，不僅能適應(yīng)現(xiàn)今的沖壓自動(dòng)化加工環(huán)境，使生產(chǎn)效率穩(wěn)步提升，在其他機(jī)械制造業(yè)中也具有一定的通用性，對(duì)沖床，模具具有廣泛的兼容性。

1 沖壓自動(dòng)上下料生產(chǎn)線總體方案

1.1 沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線整體方案布線圖

該機(jī)器人沖壓上下料產(chǎn)線為電熱水器內(nèi)膽端蓋沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線，主要是由 1 套 PLC 總控系統(tǒng)、4 臺(tái)沖床、2 臺(tái)油壓機(jī)、1 個(gè) 3kg 機(jī)械手（法蘭機(jī)）、1 個(gè) 10kg 機(jī)械手（自動(dòng)上料機(jī)）、7 臺(tái) GSK-RB08 機(jī)器人及其它相關(guān)設(shè)備組成。

整體方案布線如圖 1 所示，通過(guò)機(jī)器人系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了熱水器內(nèi)膽沖壓上下料生產(chǎn)全過(guò)程自動(dòng)化。

圖 1 自動(dòng)化生產(chǎn)線方案布線圖

1.2 上下料機(jī)器人系統(tǒng)的總體要求

電熱水器內(nèi)膽上下料機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線要求整個(gè)系統(tǒng)工作流程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。具體要求包括如下幾個(gè)方面：

1.2.1 沖床要求

兩相鄰沖床工作臺(tái)高度加上模具下模高度之和，此數(shù)

值不要超 300mm 為好。

1.2.2 模具自動(dòng)化要求

（1）模具要求上下模脫料順暢，不能有卡料現(xiàn)象。

（2）另模具的開(kāi)?？瘴桓叨龋ǔザㄎ坏幕顒?dòng)空間）盡量大于 100mm 以上，特別情況可以改用特殊結(jié)構(gòu)。

（3）模具應(yīng)有導(dǎo)向定位裝置，且有足夠的導(dǎo)向空間。

（4）產(chǎn)品盡量少翻轉(zhuǎn)。因?yàn)闄C(jī)器人只能正面拿料與放料，所以每增加一個(gè)翻轉(zhuǎn)就需配套增加一個(gè)翻轉(zhuǎn)臺(tái)與一臺(tái)機(jī)器人。

（5）考慮兼容性，多款產(chǎn)品的翻轉(zhuǎn)工序盡量設(shè)計(jì)在同一個(gè)工序。

1.2.3 現(xiàn)場(chǎng)要求

兩機(jī)臺(tái)間中心距離小于 2200mm 時(shí)，機(jī)器人正面機(jī)床，擺臂角度可小于 180°，速度較快。

兩機(jī)臺(tái)間中心距離大于 2200mm 時(shí)，機(jī)器人需反向放置在機(jī)臺(tái)中間，擺臂角度為 180°，速度較正面擺放方式會(huì)每次多用 1 秒以上。

1.2.4 控制系統(tǒng)的要求

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行平穩(wěn)，控制精度高，傳動(dòng)方案可靠性高，噪音小。

1.2.5 經(jīng)濟(jì)性要求

盡量結(jié)合用戶單位的需求，在不改變用戶單位原有沖床的機(jī)構(gòu)和安裝場(chǎng)地基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，降低投資成本。

1.3 內(nèi)膽制造的工藝流程

在內(nèi)膽沖壓階段，在準(zhǔn)備好各工序模具的基礎(chǔ)上，由 10kg 機(jī)械手（自動(dòng)上料機(jī)）自動(dòng)在放料位置用吸盤(pán)抓取毛坯至傳送帶上，再經(jīng)過(guò)檢測(cè)儀檢測(cè)毛坯料（電熱水器金屬圓板蓋，分為兩個(gè)位置疊放一起，板蓋疊放時(shí)涂有防銹油，吸盤(pán)吸取時(shí)可能導(dǎo)致多個(gè)板蓋黏貼在一起，但上料每次只

作者簡(jiǎn)介：何樹(shù)洋（1990，01-），男，本科，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化，智能制造或工業(yè)機(jī)器人項(xiàng)目設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

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科技創(chuàng)新與應(yīng)用

2019 年 17 期 Technology Innovation and Application 設(shè)計(jì)創(chuàng)新

能抓取一個(gè)）是否多個(gè)黏貼一起，單個(gè)板蓋允許傳送到機(jī)器人 5 取料位置，多個(gè)時(shí)由 10kg 機(jī)械手取回至傳送帶上等待下一次上料；機(jī)器人 5 上料：上料機(jī)上毛坯料到取料位置后，機(jī)器人 5 抓取毛坯料（板蓋）分別給油壓機(jī) E 和油壓機(jī) F 進(jìn)行沖壓（產(chǎn)線分為兩條支線）；

機(jī)器人 4 上下料：油壓機(jī) E 沖壓完成后，通過(guò)下料裝置定位沖壓完成的半成品，機(jī)器人 4 抓取半成品給沖床 A 沖壓；

機(jī)器人 3 上下料：沖床 A 沖壓完成后，機(jī)器人 3 抓取半成品給沖床 B 沖壓；機(jī)器人 2 上下料：沖床 B 沖壓完成后，機(jī)器人 2 抓取半成品給沖床 C，等待 3kg 機(jī)械手（法蘭機(jī)）抓取熱水器端蓋法蘭放置端蓋半成品上后進(jìn)行沖壓；機(jī)器人 1 下料：

沖床 C 沖壓完成后，機(jī)器人 1 抓取成品（熱水器左側(cè)端蓋）下料；機(jī)器人 6 上下料：油壓機(jī) F 沖壓完成后，通過(guò)下料裝置定位沖壓完成的半成品，機(jī)器人 6 抓取半成品給沖床 D 沖壓；機(jī)器人 7 下料：沖床 D 沖壓完成后，機(jī)器人 7 抓取成品

（熱水器右側(cè)端蓋）下料。

2 沖壓生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行速度快，定位準(zhǔn)，效率高目標(biāo)，對(duì)各設(shè)備的自動(dòng)化控制和它們間的配合協(xié)調(diào)控制就顯得尤為重要，下面主要對(duì)沖壓生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

2.1 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

沖壓自動(dòng)生產(chǎn)線的電控系統(tǒng)主要由壓機(jī)、機(jī)器人及輔助設(shè)備組成，在進(jìn)行控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮以下兩點(diǎn)：

（1）壓機(jī)、機(jī)器人及輔助設(shè)備三部分的工藝參數(shù)的選取設(shè)定、配合、動(dòng)作協(xié)調(diào)調(diào)整由控制系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，確保整條沖壓自動(dòng)生產(chǎn)線正常運(yùn)行；

（2）在進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合整條生產(chǎn)線的占地面