摘要：随着社会经济的迅速发展，自动化和人工智能技术达到新的发展水平；各种场景的自动化设备已被大量的应用到了产品的生产制造和自动检验中去，尤其是在家电制造业中，冲压自动化生产线技术的运用更加突出，不但可以大大的提高生产效率和降低成本，还可以代替手工作业，确保家电的高质量高效率的生产制造。本文，通过对工业机器人在冲压自动化生产线上的应用实践，阐明了工业机器人主要特征及结构，阐述了工业机器人在冲压自动化生产线上的应用方式和方法，从而有效地提高了冲压自动化生产线的工作效率，减少了人工作业，保障了产品的加工质量，降低了人员参与冲压设备生产的所带来的安全事故。

关键词：自动化生产线；工业机器人；应用分析；工业机器人的结构和特点

前言：

目前，我国经过二十多年的发展，已逐步发展为一个家电制造大国，但在家电钣金零部件生产中，若不对家电钣金零部件进行严格的质量管理，很可能会造成产品质量达不到标准，从而影响家电的使用性能；另外采用人工操作冲压设备作业，产品的一致性也无法保障，生产效率低下，同时还会带了安全事故。采用冲压自动化生产线是一种灵活、可靠又非常安全的生产模式，它可以有效地减少生产成本，提高生产效率，提高零部件质量和一致性。利用工业机器人来替代人工作业，可以极大地提高冲压生产线的自动化程度，是今后高科技发展的一个重要趋势。

1.工业机器人的结构和特点

1.1工业机器人的结构

工业机器人是一种具有多个自由度的多个关节的机械手臂，它可以通过机器指令来实现对设备的控制。人类控制操作机器主要是依靠自己的力量和控制来完成，根据预先设定好的步骤来完成；而工业机器人则可以通过远程控制和连杆机构来控制操作设备，然后根据程序的设置，让它们独立工作。由于工业机器人的生产成本较低，可以实现批量生产，并具备了人的感知、行走、操作等功能，因此可以广泛地用于冲压自动化生产线中。工业机器人的主要活动范围是三到六个自由度，手腕的活动范围是一到三个自由度，当控制系统将相对程序输入到控制系统中时，就可以精确的控制手腕，而工业机器人的驱动系统是由主动力装置和传动装置组成的。工业机器人的结构十分复杂，它既包含了主体传动系统、控制系统，又包含了基础执行器，它的腕部可以进行多种灵活的动作，从而达到了自动控制的目的。因为工业机器人高自由度和灵活自动作业，可以大大的提升工业的生产力，替代人工作业；并且它还拥有独立的控制系统，通过一系列的命令，可以实现自动控制工业机器人。

1.2工业机器人的特点

由于采用了工业机器人，可以有效地替代手工工作，从而节约人力资源。此外，工业机器人还具有人类的操作能力，可以灵活的编程，让它们拥有和人类一样的思维能力，根据不同的情况，做出相应的调整。由于工业机器人的高度柔性和高安全性，因此在工业领域中得到了广泛的应用，它可以帮助工人提升生产效率，提升产品的品质，从而为工业制造带来更大的经济效益，从而推动工业企业的长期发展[1]  。

2.工业机器人的冲压自动化生产线体系设计

2.1 工业机器人冲压自动化生产线体系的运转形式

在工业冲压自动化生产线中，为了确保生产的效率和质量，必须要有一个规范、合理的工作流程和系统，才能确保工业机器人在一定的时间内做出正确的反应，从而提高产品的可靠性和安全生产。在自动化冲压生产线中，工业机器人首先要完成的是对堆垛机堆垛好的板料进行卸货到指定位置，然后机器人抓取板料进行放料并触发冲压设备自动冲压；在冲压自动化生产线完毕后，由下料机器人对取料机进行取料机的工作，再进行二次冲压自动化生产线，再按不同的工艺流程，对以上工程工作周期进行控制。

2.2 工业机器人冲压自动化生产线体系组成

工业机器人的冲压生产系统，是按照工业冲压自动化生产线流水线的基本要求，由拆垛、上料、下料、线尾输送等部分组成。其中，工业机器人用于堆叠，以保证系统运行的可靠性，该组件所使用的设备将由带式电机、小车、自动化涂油等组成。首先，所使用的材料工作台是一种可循环使用的双重材料，它的作用是确保工业生产的连续性，并且能够实现对工业产品的一次加工，以及对工业原材料的要求。其次，在不同的工作位置上，在不同的工作条件下，料盘将物料输送到中台，然后再由输送机输送到上油设备。第三，小车主要是用来运送材料，它可以高效地把工业生产所需的材料放在对应的进料区域，方便了工业机器人的取料工作。最后，在涂油工艺中，主要采用的是自动涂油装置，利用这种装置在板料表面上涂油，可以确保工作的科学性、规范化、减少零件的腐蚀速率、提高零件的润滑性能。另外，中台采用方便的紧固元件，确保了冲压自动化生产线工艺的精确性，从而可以更好地应用于流水线。

2.3 工业机器人冲压自动化生产线体系控制系统

在冲压自动化生产线中，工业机器人的核心部件是控制系统，它在实际应用中有着十分重要的地位和意义。控制体系的效率将对冲压自动化生产线产生直接的影响。工业机器人在实际应用将使其在实际应用中更加可靠，能够确保工业机器人功能的正确实施。冲压自动化生产线的上下料操作一般由控制系统完成，同时也能完成流水线的线尾传送及中台的统一监控。如下：是设计工业机器人的主要技术，并介绍了以数据层为基础的工业机器人的数据传送和处理，以及以太网等不同设备的统一控制。采用最少用线、最方便、最可靠的 EPA技术，以提高数据层的工作效率和可靠性；该技术可有效地将所设计的装置与网路装置相结合，以达到专用及应用于工业机器人之控制系统之目的。在 EPA技术的基础上，采用 DCS技术，可以增强多任务的灵活性，防止信息层的破坏和不合理的错误，从而确保系统的安全和稳定。而在工业机器人的控制系统中，物理层的设计是数据采集和处理的基础，是整个软件的基础，其具体的设计将包括控制、操作、数据转换、现场控制、实时采集、指令执行等。其中，现场所用的设备采用总线与控制层相连，采用SIEMENS控制设备，采集数据采用的是中央控制装置。所采用的物理层必须是开放的，保证了系统之间的通讯与数据的实时交流，保证了采集过程的有序，同时也保证了机器人的操作行为的精度。另外，在工业机器人的冲压体系控制系统中，人机交互平台是一种可以直接操作的人机接口，在设计过程中要做到简洁、便捷，并确保基础功能的完整性。这时，采用的计算机控制操作台，由中央控制系统提供的专用软件来完成；现场操作所用的操作台应采用SIEMENS触摸屏，并能有效地显示多个功能部件及模块；同时实现对多个功能模块的实时监测和报警，使各个环节的运行流程能够显示出相应的数据参数。各个模块之间的联系要通过总线进行有序的连接，通过对软件的诊断和数据进行精确的分析，通过工业机器人的运行报警，可以减少发生故障的几率，提高整个系统的运行效率[2] 。

3.冲压自动化生产线中工业机器人的应用

3.1工业机器人运行中的拆垛系统

采用工业机器人在冲压自动化生产线流水线上的应用，可以实现自动卸料，一般情况下，自动卸料系统包含卸料小车、涂油装置、双料检测等，在上料区使用卸料车停车，使工业机器人完成定位，缩短取料时间，提高工作效率。此外，根据工业机器人的具体位置，采用磁力传送带机引导或输出，将材料输送至涂油机，或将板材输送至中台，采用全自动涂油机，对板材的延展过程进行润滑，从而提高了产品的拉伸效果，减少了冷轧后的滑移线，确保产品质量达到标准。同时也可以改善设备的润滑，防止锈蚀。利用工业机器人将中台固定起来，既可以方便地移动，又可以利用重力和视觉来精确地定位板材，从而达到搬运的目的。从这一点可以看出，拆码器是实现工业机器人操作的核心，并且可以充分利用其特性。在工业机器人中，控制系统是最重要的一部分，它可以确保对所有的工序进行精确的控制，从而提升产品的主要性能，实现流水线的自动化。由于控制系统的先进性和可控特性，使得工业机器人的工作效率得到了很大的提升，并且可以根据不同的指标进行灵活的监测，将其优点完全的发挥出来，特别是在工业机器人的生产中，需要精确的命令来完成，因此，控制系统的使用与否，将会影响到整个工业机器人的使用。而控制系统的最下层就是设备层，它是整个控制系统的核心。该设备层由现场操作台、输人设备、检测设备、执行机构等组成，可以通过现场总线和票务设备直接相连，将输入的信号传送给 PLC，再由 PLC将其传送到现场设备，实现与设备的通信。在控制系统中，各个部门的控制系统都采用了现场总线技术，因此，采用以太网进行控制，既能保证系统的整体性能，又能提高系统的稳定性，确保数据的连接。在每个控制装置上都安装了一个触摸屏，可以实时地显示设备的工作情况，并且在每个触摸屏上都有一个指示器和一个操作按钮，可以向工作人员提供即时的报警，如果有什么问题，系统就会自动报警，并且可以根据故障的情况，及时的进行维修。

3.2冲压自动化生产线生产线的保护措施

为提高冲压自动化生产线的工作效率，应制订一套预防工业机器人失效的安全措施。虽然冲压自动化生产线被分成了几个区域，每个区域的设备都在一个特定的范围内，但是大部分的设备都会有一些部件的重量，如果没有正确的管理，很可能会在工作的时候发生碰撞，从而造成安全问题。因为控制系统是一个很复杂的系统，所以需要加大对它的管理，根据它的参数和设计，来调节它的工作方式，否则的话，很可能会造成家电的故障。为了更好地保护冲压自动化生产线，可以采用硬件和软件两种方式来实现，比如通过硬件监控来实现对数据的实时传输，所以要增强总线的抗干扰能力，同时还要在数据传输的时候增加屏蔽。在冲压自动化生产线自动卸料系统中，有一条竖直的升降机，该升降机和卸料机之间的配合，可以确保卸料机的安全，如果某一个剁料机没有料机，那么其他的卸料机就会进入升降机，确保堆垛机的正常运转，同时，如果没有料机的剁料机在卸料机离开的时候，自动卸料机就会自动下落。在系统发生故障时，可由 PLC自动报警，实现对断料机的联锁[3] 。

3.3工业机器人运行中的控制系统

在冲压自动化生产线中，控制系统是整个工业机器人的核心，其技术可靠性高，完善，先进。控制方法是否灵活、有效，直接影响到自动生产线的自动化程度和生产效率。本系统由涂油机、拆纸机、中台、线尾输送系统、上下料系统组成。每个控制系统均针对不同的控制模式，分别对不同的软硬件配置及网络结构进行控制，从而实现各自的功能。

3.3.1控制系统中的控制层。

各个部门的控制系统都是由现场总线上的 PLC来完成，具有自动和独立的连接。在整个系统的运行中，采用了现场总线与以太网相结合的方式，确保了整个系统的稳定性和可靠性。在各控制单元中， PLC与上位机的数据传输通常采用工业以太网，提供监控系统的网络应用。PROFIBUS--DP现场总线可以将工业机器人和控制系统链接到一起，从而达到信息交换的目的。

3.3.2控制系统中的人机界面

整个控制系统采用 SIEMENS触摸屏，各控制器均采用 SIEMENS触摸屏，采用Pro-fibus总线进行通讯。在控制器内部，所有的触摸屏上都有一个指示灯和一个操作按键，可以对故障进行自动诊断，并能自动显示故障和报警。

3.4工业机器人运行中的仿真模拟系统

将工业机器人用于冲压自动化生产线，可以通过虚拟的环境来仿真冲压自动化生产线的操作，从而有效地防止了生产过程中的不合理节拍、系统干扰、系统故障等问题。在冲压自动化生产线上进行脱机编辑，实现了对其进行在线编辑，并对其进行仿真，减少了现场的调试或试验，使设备运行更加安全、可靠[4] 。

结束语：

总而言之，目前，工业机器人在实际应用中已具备了一定的技术含量，但目前国内的工业机器人整体使用效果并不理想，因此，企业要加强对工业机器人的深入研究，以提升整个工业生产的整体质量。

参考文献：

[1] 徐寿刚。工业机器人在冲压自动化生产线自动化生产线中的运用[J]。数字化用户，2017（19）：26。

[2] 常小龙。 探讨工业机器人在冲压自动化生产线自动化生产线中的应用研究[J]。  科学与财富，2016，8（2）：471，470。

[3] 田忠美。 工业机器人在冲压自动化生产线自动化生产线中的应用研究[J]。 数字化用户，2018，24（6）：66。

[4] 宋周枫。工业机器人在冲压自动化生产线自动化生产线的运用研究[J]。 信息记录材料，2020，21（11）：97-98。

[5] 相艮飞。工业机器人在冲压自动化生产线自动化生产线的有效运用[J]。  湖北农机化，2020（16）：63-64。

[6]田雪民。论工业机器人在冲压自动化生产线的应用[J]。现代商贸工业，2013（12）：146-147。