工业机器人在冲压自动化生产线中的应用分析

工业机器人在冲压自动化生产线中的应用分析

韦　　　　鹏　／　上海发那科机器人有限公司武汉分公司

【摘　　要】伴随着科学技术和工业技术的不断发展，工业机器人作为自动化装备已经被广泛应用到了汽车的生产制造中。在生产过程中，汽车车身的钣金冲压线是主要设备，其对汽车制造业的生产效率，以及汽车的质量有着直接性影响，而冲压自动化技术能够有效提高生产效率和生产质量。因此，工业机器人作为可靠性强和灵活性高的机械设备被切实应用到冲压自动化生产线上，对汽车制作起着非常重要的作用。据此本文对工业机器人在冲压自动化生产线中的应用进行了具体分析。

【关键词】工业机器人；冲压自动化；生产线；应用

一、冲压生产方式的比较

冲压生产方式主要有传统的人工生产方式（图１所示）与自动化生产方式（图２、图３所示）。就产品质量的稳定性、劳动力强度、安全生产和生产效率等各方面的比较分析，自动化生产方式具有独特优势，同时其也是冲压生产方式未来发展的主要趋势。冲压自动化生产线有机械手自动化生产线（图２所示）和机器人自动化生产线（图３所示）。而机械手自动化生产线和机器人自动化生产线的区别主要在于安装方式、使用特点、生产节拍和投资成本上。通过综合考虑分析，使用机器人自动化生产方式更加经济、实用。机械手自动化生产线则比较适合在大间距压力机生产线和已有生产线的自动化改造上使用。而机器人自动化生产线通过更换端拾器，更适合多种车型的生产，具有较高的柔性。

图１　人工生产线示意图

图２　机械手自动化生产线示意图

图３　　　机器人自动化生产线示意图

二、工业机器人在冲压自动化生产线中的应用

在汽车制造过程中，工业机器人自动化冲压生产线运行的循环方式是，机器人拆剁一板料传输一板料涂油一板料对中一上料机器人送货一首台压机冲压一下料机器人取货、送货一压机冲压一根据工序数量循环一下料机器人取货、送货一末端压机冲压一线尾机器人取货、放货一皮带机输送一人工码垛。

（一）拆剁系统

在冲压自动化生产线输送过程中，自动拆垛单元是必备的，其主要包括拆垛小车、自动涂油装置、磁性皮带机、中台和双料检测等设备。其中拆垛小车安置在上料区和停放的固定位置，以便于机器人取货。磁力皮带机则根据位置的不同主要分为导出式皮带机和导入式皮带机，导入式用于把初期取出的物料送到涂油机中，而导出式皮带机则是将板料按照一定速度送入对中台内。自动涂油机是在对板件拉延率较高时，在板料进行拉延工序时，安排涂油工序，利用自动涂油机在板料表面涂拉延油，消除生产地滑移线，以此确保冲压板件质量，且满足润滑性要求。对中台采用机械对中台，利于固定或移动，还可以使用视觉对中或重力对中，以此保证板料定位准确和快捷。机器人可以根据零件的对中位置，改变运行轨迹，从而将板料准确搬运到压力机内部。

（二）控制系统１．设备层

控制系统最底层的设备层是最关键的环节，其中主要包括现场的操作站、输入设备、检测开关和执行机构等，通过现场总线

广相关安全科技成果，进一步优化工作环境，以此从根本上杜绝采矿安全事故的发生。与此同时，为了实现现代化生产的高效性，还要加大对生产技术的投入力度，提升安全管控能力，实现安全化管理和高效化产出的最终目标。

（三）加强工作人员的安全教育

煤炭采矿企业的安全生产监督管理工作必须要求所用员工积极参与，从而才能切实将安全生产工作做好。因此，煤炭采矿企业管理人员应该加强对员工进行安全生产教育和培训，提高所有员工的安全素质和专业能力，提升作业人员的安全水平，创造一支综合素质较高、安全生产意识较强的队伍，从而保障煤炭采矿企业的安全生产管理。

（四）制定安全采矿开采的生产制度

煤炭采矿企业要切实根据自身的实际情况，制定安全目标责任制，其是确保煤炭采矿企业安全生产的关键因素。煤炭采矿企业通过安全管理目标责任制，能够对企业的安全生产进行考核、安全评级测评和工伤保险等，形成良好的约束机制和管理模式，提高企业的安全生产责任意识。四、结语

综上所述，煤炭采矿工程必须借助于多元化采矿技术，确保施工安全。伴随着科学技术的快速发展，采矿技术水平也得以提升，再加上先进技术设备的引进，使得我国采矿效率和质量不断提高。在采矿过程中，施工人员必须要注重安全生产，只有这样，才能够为煤矿企业带来更大的经济效益和社会效益，从而实现煤炭采矿行业实现安全、健康、可持续发展。

参考文献：

［１］朱从伟．采矿工程中的采矿技术与施工安全探讨［Ｊ］．黑龙江科技信息．２０１６（０３）．

［２］王承贵．煤矿工程采矿新技术之浅论［Ｊ］．民营科技．２０１６（０１）．［３］薛虎山．采矿工程的采矿技术与施工安全的研究与探讨［Ｊ］．科技展望．２０１５（１５）．

［４］方亮．采矿工程的采矿技术与施工安全的研究与探讨［Ｊ］．民营科技．２０１５（０３）．

［５］郝永．煤矿工程采矿新技术要点探析［Ｊ］．科技致富向导．２０１３（３６）．

76 大陆桥视野·２０１６年第１４期

ＮＥＷ　ＳＩＬＫ　ＲＯＡＤ　ＨＯＲＩＺＯＮ大陆桥视野离心泵变频调速及节能技术探讨

李庭福１　　　　马华明２　／１　．宁夏固海扬水管理处龙湾泵站　２．宁夏水利电力工程学校

【摘　　要】对于离心泵的选型依据就是根据在生产的过程中可能出现的最大的负荷，比如说最大的流量和扬程来选择合适的离心泵的。但是在实际的运行过程中，我们有时候是需要对离心泵进行相应的调整的，因为当生产情况发生改变了，所传输的流量就不能达到原本的设计要求了。本篇文章笔者将主要就离心泵的变频调速和节能技术进行详细的探讨。

【关键词】离心泵；变频调速；节能技术

在离心泵的实际运行的过程中，往往会由于实际工况的改变而不能够做到满负荷的运行，所以就会造成系统效率低、电能消耗很大的现象［１］。当然在近几年，炼油厂在离心泵的节能方面也做了不少的工作，比如说合理的选型和配套等。但是离心泵由于定转速电机传动。用阀门调节造成的浪费现象并没有得到有效的解决，而如果想要切实的实现节能技术，就必须要对离心泵实行变频调速。

一、离心泵的相关概述

离心泵是一种通用流体机械，它被广泛的应用于化工工业系统之中，　它具有的优点也是十分的多，比如说：它的性能适应范围很广（当然也包括流量、压头及对输送介质性质的适应性）、结构构成简单、体积比较小、操作难度小、所需要的费用也很低等。通常情况下，我们所选择的离心泵的流量、压头可能会和管路中要求的不一致，或着则是由于生产任务、工艺的要求发生了一定的变化，不管是怎样的情况，只要是出现了不适合的现象，都要求对泵进行流量调节。而所谓的这些流量调节的实质其实就是改变离心泵的工作点。

离心泵的工作点是由泵的特性曲线和管路系统特性曲线一起来决定的，因此，改变任何一个的特性曲线都可以达到流量调节的目的。

二、　离心泵的变频调速及节能效果

对于离心泵出现的高耗能的问题，我们最常用的方法就是通或直接和控制层的ＰＬＣ联系，传送输入信号，将ＰＬＣ的输出指令传到现场设备，阀和传感器通过现场总线和相对应的控制单元进行通讯。

２．控制层

各部门的控制系统都是采用现场总线中的ＰＬＣ进行控制，具有连线自控和独控等功能。采用现场总线和以太网控制系统，能够确保系统运行的稳定性和可靠性。各控制部门的ＰＬＣ和上位机之间进行数据交换时，可以采用工业以太网方式，供监控系统联网使用。压力机控制系统应该配置Ｅｔｈｅｍｅｔ　ｃａｒｄ，与工业机器人的控制系统相连接，ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ现场总线将工业机器人的系统和控制系统连锁对接，以此实现信息互换。

３．人机界面

人机界面采用的是ＳＩＥＭＥＮＳ触摸屏，各控制单元均配有触摸屏，并通过Ｐｒｏｆｉｂｕｓ总线进行通讯。控制单元中的触摸屏上都有指示灯和操作旋钮，能够自行诊断，显示错误信息，并报警。人机界面中控制单元Ｉ／Ｏ信号的显示颜色不同，以此进行区分。如果某节点出现故障，系统会自动报警，人机界面会将故障点显示出来，以便于及时维修，从而提高工作效率。

（三）安全系统

工业机器人在冲压自动化生产线中的应用具有很高的安全性，在系统中采用完善的安全保护系统和装置配置。通过健全安全装置，采用Ｐｒｏｆｉｂｕｓ总线和ＰＬＣ系统进行通讯，并实时监控，反映安全区域的情况，以便于及时发出警报或直接停机。安全系统中的辅助工具是声光警报单元，能够将各个监控点报警异常情况及时通知给工作人员进行处理，操作人员也能够及时启停设备，处理故障。冲压自动化生产线的拆垛系统有升降门，两个剁料台和升降门开闭相互转换，其中一个剁料台无料时，另一个剁料台进入，升降门会打开，有料剁料台代替无料剁料台，升降门再自动落下。

过调节泵出口阀门的开启度来进行调节的，然后再通过出口节流来控制相应的流量，但是我们会遇到这样的问题，那就是当泵的效率下降的比较快的情况下，就很难让泵再恢复到以前的那种状态了，而且也不能够在情况很复杂的地区使用［２］。所以如果是面对这样的问题的话，最简单可行的方法，就是对泵速进行相应的调节，改变泵的转动速度。这样不仅可以代替阀门的作用，而且也可以减少管路的一些损耗。

对于离心泵的调速方法有很多种，主要包含了：变极调频、变速调频、串级调频、无换向器等等。在这么多种的调速方法中，其中变频调速被用到的是最广泛的，不管是在老机器还是新机器中，都会被大量的使用到的。

（一）　变频调速的相关原理

我们所说的变频调速实际上就是改变电动机的转速的。它主要是通过变频对三相交流电的控制来得以具体的实现的，我们可以参考下面的公式来进行理解：

ｎ＝６０ｆ（１－ｓ）／ｐ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）

在上面的这个公式里面，ｎ代表的是电机转速；ｆ代表的是电源的频率，Ｈｚ；ｓ则是转差率；ｐ是电机极对数。我们从这个式子里面可以看得出来，转速ｎ和频率ｆ它们之间的关系是呈现正比例的函数关系，借助于这个公式，我们肯定就能够发现，通过改变转速，就是可以改变离心泵的扬程还有它的流量的。

对于泵的调频节能原理，我们可以参考下图，因为它的变频操作人员对升降门进行控制和操作，在确保工作安全的基础上自动运行冲压线。控制系统中工业机器人和压机之间的安全信号以及所有紧急停止报警信号，都是连锁在安全的ＰＬＣ系统中，并通过ＰＬＣ程序转换互锁控制的。

（四）仿真模拟系统

在虚拟环境下，运行仿真冲压线，能够有效避免生产现场系统干涉和节拍不合理等错误，在冲压自动化生产线运行过程中，能够通过工业机器人进行离线编程，模拟机器人的运动路线和运动轨迹，从而有效缩短现场实验和调试工作时间，提高设备运行安全和可靠。

三、结语

综上所述，冲压生产线工业机器人的应用越来越广泛，其在一定程度上将工作人员从乏味的工作中解放了出来。而且工业机器人的成本相对较低，但投入生产线中不仅能够有效提高生产效率和生产质量，还能够为企业带来更多的经济效益和社会效益。在实际生产过程中工业机器人逐渐趋向自动化，对设备运行过程的安全隐患提高了防护意识，在确保工作人员人身安全的基础上，保障了机械和工业机器人的安全。

参考文献：

［１］卢泽旭．工业机器人在冲压自动化生产线中的应用研究［Ｊ］．机电信息．２０１２（１２）．

［２］陈立新．工业机器人在冲压自动化生产线的应用［Ｊ］．机械设计与制造．２０１０（１０）．

［３］陈立新，郭文彦．工业机器人在冲压自动化生产线中的应用［Ｊ］．机械工程与自动化．２０１０（０３）．

［４］王明．工业机器人在冲压自动线中的应用［Ｄ］．合肥工业大学．２００８．

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