沖壓工藝中的消費方式有傳統(tǒng)的人工消費方式與自動化消費方式。從產(chǎn)質(zhì)量量的穩(wěn)定性、人員勞動強度、安全消費、消費效率各方面中止比較，自動化消費方式有較大優(yōu)勢，也是沖壓消費方式的展開趨向。沖壓自動化消費線又分為機械手自動化消費線、沖壓自動化設備和多工位壓力機消費線等方式。
1.各種消費方式的比較
機械手自動化消費線和機器人自動化消費線的區(qū)別主要表往常以下幾個方面。
安裝方式:機器人線在空中安裝，與壓力機沒有機械上的銜接；機械手線在壓力機立柱間安裝鋼梁，附著在壓力機上。
運用特性:機器人線經(jīng)過端拾器的切換和機器人動作軌跡的調(diào)整，愈加柔性化。
消費節(jié)拍:機器人線消費節(jié)拍為7件/min～10件/min，機械手線為8件/min～12件/min。
投資本錢:機器人線投資低，機械手線投資高。由于消費節(jié)拍是一個綜合指標，它不只取決于某一設備，而且取決于自動化設備、壓力機、模具3者的和諧匹配關系，如抵達10件/min以上，對壓力機和模具的懇求就相應進步，意味著投資增加。綜合思索，運用機器人自動化線愈加經(jīng)濟、適用。
機械手自動化線適于大間距的壓力機消費線，同時適用于已有消費線的自動化改造。經(jīng)過改換端拾器，機器人自動化消費線可適宜多車型的消費，柔性更高。
2.機器人沖壓自動化消費線設計
機器人自動化沖壓消費線運轉(zhuǎn)循環(huán)方式為:垛料拆垛(機器人拆垛)-板料傳輸-板料涂油-板料對中-上料機器人送料-(首臺壓機沖壓)-下料機器人取料、送料-(壓機沖壓)-(根據(jù)工序數(shù)量循環(huán))-下料機器人取料、送料-(末端壓機沖壓)-線尾機器人取料、放料-皮帶機保送-人工碼垛。本文以長城汽車的機器人沖壓自動化消費線為例對其整體規(guī)劃、電器控制等中止細致設計。
2.1系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)包括拆垛系統(tǒng)、涂油機、對中臺、壓力機兼上下料系統(tǒng)、線尾保送系系統(tǒng)。
拆垛系統(tǒng)采用可循環(huán)式雙垛料臺，導軌布置平行于壓力機，沖壓板料用行車或叉車放置在非工作垛料臺上，然后經(jīng)過有效信號確認上料終了，系統(tǒng)將在一臺拆垛完成后自動轉(zhuǎn)換垛料臺，保證連續(xù)消費；在垛料車上配備磁力分張器，經(jīng)過磁力將垛料自動拆垛成單張。在拆垛機器人上有雙料檢測以及雙料處置裝置以保證每次為單張送料。拆垛機器人將板料放置在長度可調(diào)的磁性傳送帶上，板料送至涂油機，板料能否涂油及涂油位置可經(jīng)過編程自行設定，板料涂油后，傳送到對中臺。對中臺采用機械對中臺，可便當?shù)刂兄挂苿雍凸潭ǎ瑫r運用重力對中或視覺對中系統(tǒng)，保證板料的重復定位快捷、準確與堅固；上料機器人根據(jù)每個零件的對中位置，改動運轉(zhuǎn)軌跡，將板料準確地搬運到壓力機內(nèi)；對不同的沖壓制件中止機器人的模擬示教，離線編程，以順應多種制件的共線消費；線尾保送采用皮帶機，在消費線的末端放置皮帶機，保證最后一臺壓力機的機器人直接將零件放置到皮帶機上，抵達出件效果。經(jīng)過軟件使機器人跟蹤壓機的運動，完成壓機與機器人同步功用，可以最大化上下料與壓機運動之間的重合度，抵達平穩(wěn)切換其速度來縮短消費節(jié)拍及減少機械負荷的目的。經(jīng)過增加外部軸，做為機器人的第七軸中止伺服控制，使壓力機間的間距布置愈加自由；同時，機器人的傳送范圍和搬運速度得到提升，消費節(jié)拍更快。
2.2控制系統(tǒng)
2.2.1總體控制方案
本系統(tǒng)包括拆垛機、涂油機、對中臺、上下料系統(tǒng)、線尾保送系統(tǒng)，各分系統(tǒng)間的電氣控制按照集中監(jiān)控、分散控制的準繩。在各控制部分控制系統(tǒng)中，采用設備層和控制層的典型控制方式，每個層次中運用不同的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及軟硬件配置，以完成各自不同的功用。
2.2.2控制層
各部分控制系統(tǒng)采用具有現(xiàn)場總線方式的PLC控制方式，具有單獨控制及連線自動控制的功用。為保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運轉(zhuǎn)，可采用西門子S7-416-2DP的PLC，現(xiàn)場總線采用西門子Profibus總線及工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)。每個控制部分的PLC之間及各PLC與上位機之間的數(shù)據(jù)交流采用工業(yè)以太網(wǎng)方式，供監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運用。壓力機控制系統(tǒng)需配備Ethernetcard與機器人控制系統(tǒng)接口，控制系統(tǒng)與機器人系統(tǒng)間經(jīng)過Profibus-DP現(xiàn)場總線方式完成信息交流和連鎖對接。
2.2.3設備層
設備層在整個控制系統(tǒng)中處于最底層，是整個控制系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)，主要包括現(xiàn)場操作站、現(xiàn)場設備檢測單元(如接近開關、光電開關)、現(xiàn)場其他輸入設備、現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)(如電動機、電磁閥)等，直接或經(jīng)過現(xiàn)場總線與控制層中的PLC相聯(lián)絡，將輸入信號發(fā)送給PLC，并將PLC輸出指令發(fā)送到現(xiàn)場設備。各種傳感器和閥的接線盒經(jīng)過現(xiàn)場總線(Profibus-DP)和相應控制單元通訊。
2.2.4人機界面HMI
本系統(tǒng)HMI采用SIEMENS的觸摸屏，在每個控制單元均配置一個觸摸屏，采用Profibus總線通訊。單元觸摸屏具有指示燈及操作按鈕(或旋鈕)，可顯現(xiàn)錯誤報警及自診斷等信息，本單元相關的I/O信號在HMI上顯現(xiàn)，并以不同顏色區(qū)分。一旦有缺點節(jié)點，系統(tǒng)將持續(xù)報警，HMI上將在當前畫面顯現(xiàn)缺點點，以便工作人員查找。
2.3安全系統(tǒng)
安全是自動化消費線的最大特性，本系統(tǒng)采用基于德國PILZ安全PLC的SafetyBus維護系統(tǒng)，并配置了完善的安全裝置，實時控制顯現(xiàn)安全區(qū)域狀況，及時發(fā)出聲光報警信號或停機，與主PLC系統(tǒng)通訊采用Profibus-DP總線。聲光報警單元作為整線安全系統(tǒng)的輔助工具，能夠在設備啟停、設備缺點、上下料缺點以及安全系統(tǒng)中各安全監(jiān)控點報警等異常狀況發(fā)作時及時通知操作人員處置。在拆垛系統(tǒng)前設有一升降門，該門為卷簾門。升降門的開閉與兩個垛料臺的轉(zhuǎn)換互鎖，當一個垛料臺無料時，另一個垛料臺進入前，升降門翻開，垛料臺開進；當前一個垛料臺開出后，升降門落下。升降門是電動升降，并且由操作員從相應的操作臺控制，在關閉時它們檢測2個行程開關，翻開時用一個傳感器檢測。在保證工作單元安全的情況下，一個光幕單元(發(fā)射器/接納器)允許相關的垛料臺車的進出，也就是說沖壓線自動運轉(zhuǎn)。假設相關的垛料臺車不是處于過渡階段，而是人或者異物阻撓光幕，這個光幕單元的斷開將招致整個沖壓線機器人動力的切斷(除了處于編程方式的機器人)，并且拆垛單元的控制回路電源斷開。整個控制系統(tǒng)的一切緊急中止信號以及壓機和機器人之間的安全連鎖信號都連入安全PLC系統(tǒng)，經(jīng)過PLC程序中止互鎖控制。
2.4仿真模擬
在虛擬環(huán)境中仿真沖壓線的運轉(zhuǎn)情況，避免到消費現(xiàn)場才發(fā)現(xiàn)諸如干預、節(jié)拍不合理等錯誤；經(jīng)過機器人離線編程，對機器人的運動軌跡和道路中止模擬，以縮短現(xiàn)場的調(diào)試周期。
3.結(jié)語
機器人沖壓加工自動化的應用，既改善了勞動條件，減輕了工人勞動強度，又可確保消費安全，進步勞動消費率和產(chǎn)質(zhì)量量，還能降低能源及原材料消耗，儉省輔助加工時間，降低產(chǎn)品本錢。隨著消費線的制造、調(diào)試周期逐步縮短，機器人自動化消費線越來越為汽車主機廠所接受，成為沖壓自動化消費線的主流。
