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

作者：何樹洋

（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)一般采用專機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，因此實現(xiàn)電熱水器內(nèi)膽自動化生活迫在眉睫。

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)機器人在沖壓線上的重要應(yīng)用，針對電熱水器內(nèi)膽的沖壓工序提出了沖壓機上下料機械手控制系統(tǒng)方案。

關(guān)鍵詞：沖壓；機械手；上下料；控制系統(tǒng)中圖分類號：TP242.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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，針對沖壓產(chǎn)品而研發(fā)的基于工業(yè)機器人的沖壓上下料的自動生產(chǎn)線，不僅能適應(yīng)現(xiàn)今的沖壓自動化加工環(huán)境，使生產(chǎn)效率穩(wěn)步提升，在其他機械制造業(yè)中也具有一定的通用性，對沖床，模具具有廣泛的兼容性。

1 沖壓自動上下料生產(chǎn)線總體方案

1.1 沖壓自動化生產(chǎn)線整體方案布線圖

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

整體方案布線如圖 1 所示，通過機器人系統(tǒng)集成，實現(xiàn)了熱水器內(nèi)膽沖壓上下料生產(chǎn)全過程自動化。

圖 1 自動化生產(chǎn)線方案布線圖

1.2 上下料機器人系統(tǒng)的總體要求

電熱水器內(nèi)膽上下料機器人沖壓生產(chǎn)線要求整個系統(tǒng)工作流程實現(xiàn)自動化。具體要求包括如下幾個方面：

1.2.1 沖床要求

兩相鄰沖床工作臺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）另模具的開模空位高度（除去定位的活動空間）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)。因為機器人只能正面拿料與放料，所以每增加一個翻轉(zhuǎn)就需配套增加一個翻轉(zhuǎn)臺與一臺機器人。

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

1.2.3 現(xiàn)場要求

兩機臺間中心距離小于 2200mm 時，機器人正面機床，擺臂角度可小于 180°，速度較快。

兩機臺間中心距離大于 2200mm 時，機器人需反向放置在機臺中間，擺臂角度為 180°，速度較正面擺放方式會每次多用 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)計合理，運行平穩(wěn)，控制精度高，傳動方案可靠性高，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構(gòu)和安裝場地基礎(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 機械手（自動上料機）自動在放料位置用吸盤抓取毛坯至傳送帶上，再經(jīng)過檢測儀檢測毛坯料（電熱水器金屬圓板蓋，分為兩個位置疊放一起，板蓋疊放時涂有防銹油，吸盤吸取時可能導(dǎo)致多個板蓋黏貼在一起，但上料每次只

作者簡介：何樹洋（1990，01-），男，本科，研究方向：電氣工程及其自動化，智能制造或工業(yè)機器人項目設(shè)計與應(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)計創(chuàng)新

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

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

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

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

為了實現(xiàn)生產(chǎn)過程運行速度快，定位準(zhǔn)，效率高目標(biāo)，對各設(shè)備的自動化控制和它們間的配合協(xié)調(diào)控制就顯得尤為重要，下面主要對沖壓生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)的方案設(shè)計進(jìn)行分析。

2.1 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

沖壓自動生產(chǎn)線的電控系統(tǒng)主要由壓機、機器人及輔助設(shè)備組成，在進(jìn)行控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計時需要充分考慮以下兩點：

（1）壓機、機器人及輔助設(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)，確保整條沖壓自動生產(chǎn)線正常運行；

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