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轉發(fā)自：設計創(chuàng)新 Technology Innovation and Application 2019 年 17 期

作者：何樹洋

（廣州數控設備有限公司，廣東廣州 510530）

摘 要：傳統(tǒng)的電熱水器內膽沖壓生產一般采用專機操作和人工上下料相配合的方式，但是這種生產方式操作具有一定的危險性且生產條件惡劣，已不能滿足日益快速發(fā)展的工業(yè)要求，因此實現(xiàn)電熱水器內膽自動化生活迫在眉睫。

基于此，文章調查了某企業(yè)沖壓生產線現(xiàn)狀，論述了工業(yè)機器人在沖壓線上的重要應用，針對電熱水器內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。

關鍵詞：沖壓；機械手；上下料；控制系統(tǒng)中圖分類號：TP242.2 文獻標志碼：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

本文根據電熱水器內膽沖壓加工的性質與特點，針對沖壓產品而研發(fā)的基于工業(yè)機器人的沖壓上下料的自動生產線，不僅能適應現(xiàn)今的沖壓自動化加工環(huán)境，使生產效率穩(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線總體方案

1.1 沖壓自動化生產線整體方案布線圖

該機器人沖壓上下料產線為電熱水器內膽端蓋沖壓自動化生產線，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 機器人及其它相關設備組成。

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

圖 1 自動化生產線方案布線圖

1.2 上下料機器人系統(tǒng)的總體要求

電熱水器內膽上下料機器人沖壓生產線要求整個系統(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

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構。

（3）模具應有導向定位裝置，且有足夠的導向空間。

（4）產品盡量少翻轉。因為機器人只能正面拿料與放料，所以每增加一個翻轉就需配套增加一個翻轉臺與一臺機器人。

（5）考慮兼容性，多款產品的翻轉工序盡量設計在同一個工序。

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)結構設計合理，運行平穩(wěn)，控制精度高，傳動方案可靠性高，噪音小。

1.2.5 經濟性要求

盡量結合用戶單位的需求，在不改變用戶單位原有沖床的機構和安裝場地基礎上進行改造，降低投資成本。

1.3 內膽制造的工藝流程

在內膽沖壓階段，在準備好各工序模具的基礎上，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)機器人項目設計與應用。

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科技創(chuàng)新與應用

2019 年 17 期 Technology Innovation and Application 設計創(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 進行沖壓（產線分為兩條支線）；

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

（熱水器右側端蓋）下料。

2 沖壓生產線的控制系統(tǒng)設計

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

2.1 控制系統(tǒng)的硬件設計

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

（1）壓機、機器人及輔助設備三部分的工藝參數的選取設定、配合、動作協(xié)調調整由控制系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調，確保整條沖壓自動生產線正常運行；

（2）在進行控制系統(tǒng)的設計時，需要結合整條生產線的占地面