在沖壓領域，目前我國仍然是高密集的人力勞動，自動?化程度低，工作環(huán)境惡劣。由于在沖壓生產中，高噪音的工?作環(huán)境、高度重復單調的工序以及高節(jié)拍要求三個因素，易?使工作人員疲勞進而經常導致工傷事故發(fā)生。推進工業(yè)機器?人在沖壓生產的應用，不僅把勞動人員從危險惡劣、單調重?復地工作環(huán)境中解放出來，同時大大提高沖壓產品的產量、?穩(wěn)定性及一致性，進一步提高工業(yè)自動化水平的重要一環(huán)。目前，在沖壓應用中對于大負載、拉深等應用，對節(jié)拍要求?不高的場合已大范圍應用工業(yè)機器人實現機器換人。為了進?一步攻克沖壓作業(yè)中節(jié)拍效率要求高的問題，更全面地把人?從危險低附加值的工作中解放出來，從各環(huán)節(jié)提高工業(yè)機器?人的作業(yè)效率，顯得異常重要。

一、沖壓應用中工業(yè)機器人的種類選擇對作業(yè)效率的影響：

在整條沖壓自動化線中，沖壓各環(huán)節(jié)所使用的工業(yè)機器?人，應該有針對性地做出選擇，因為這將直接影響沖壓作業(yè)?的效率，下面就幾種典型結構的工業(yè)機器人在沖壓上的應用?作簡單的介紹。并聯機器人比較適合高精度、高剛度以及大?的載荷同時要求的工作空間并不大的場合。在沖壓上應用，?可以使用在物料的分揀等來料上料環(huán)節(jié)。沖壓中一般有多工?序組成，不同工序間壓力機緊密配合。在移載環(huán)節(jié)，可選擇?的工業(yè)機器人包括?6?軸關節(jié)式搬運機器人，4?軸關節(jié)式搬運?機器人以及擺臂機械人。假如對自由度要求高，例如工序中?有對工件作翻轉再進行作業(yè)的要求，或者當工件因為翻轉，?相對地面需要傾斜，應選擇?6?軸關節(jié)式搬運機器人；而對剛?性要求低、沖壓工件部署單調重復、不經常更換工件的小件?沖壓應用，可以選擇低成本的擺臂機器人；目前在移載工序?中，由于兼具高剛性、高速度以及關節(jié)又不失靈活的特點，?應用最多的是?4?軸關節(jié)式搬運機器人。在沖壓自動線的末端，?下料堆垛等可選擇使用碼垛機器人，效率高，成本又比多自?由度的機器人較低。

下面就沖壓應用中使用最廣的?4?軸關節(jié)式機器人作較細?化的介紹。機構上，4?軸關節(jié)式機器人有與碼垛機器人相通?之處，有兩副平行四桿機構，用以保證機器人末端與地面水?平，節(jié)省傳統機器人的兩個軸聯動才實現末端水平。這種機?器人在設計之初，就為了大概率適應沖壓應用，故其?1?軸旋?轉速度與?4?軸旋轉速度很高；同時，由于關節(jié)采用了?RV?結?構減速機，保證了高剛性及易于裝配。在沖壓自動化生產線的各環(huán)節(jié)，選擇正確合適的工業(yè)機器人種類，將大大節(jié)省成本，提高沖壓作業(yè)效率。

二、沖壓應用中工業(yè)機器人的方案布局對作業(yè)效率的影響：

影響沖壓作業(yè)的效率的又一大因素，是工業(yè)機器人的方案布局。圖?1?為典型的工業(yè)機器人沖壓應用方案布局示意圖，?方案中機器人作業(yè)區(qū)域有安全圍欄，使用多臺工業(yè)機器人協?作完成沖壓自動化。在選擇正確的工業(yè)機器人種類后，接下來重要的就是如何布置工業(yè)機器人之間的相對位置。應按以?下原則來安排。

圖?1???典型工業(yè)機器人沖壓應用布局方案

首先，在安裝固定機器人到地面時，設置機器人與地面的高度，應結合工業(yè)機器人的工作范圍、臂展等考慮，在滿?足工況的前提下，讓機器人在“舒服”的位置工作，減少不?必要的考驗機器人串聯結構剛性的機會，這也將大大地節(jié)能?及增長機器人的使用壽命。其次，整個沖壓方案中，盡可能?在各環(huán)節(jié)中，讓單臺工業(yè)機器人應付多臺壓力機或多個工序?操作。這樣的好處是，可以提高工業(yè)機器人的在線使用率，?同時減少了不必要的機器人等待時間。然后，在多臺工業(yè)機?器人協作的方案中，應充分考慮合理布置機器人與機器人之?間的間隙，或者機器人與壓力機之間的距離，以免增加機器?人多余的避讓動作軌跡，以提高沖壓作業(yè)效率。最后，工業(yè)?機器人的方案布局，針對壓力機要常更換模具的應用場合，?應留夠更換操作空間或設置相應的機器人移動機構，減少更?換模具時間以提高作業(yè)效率。

三、沖壓應用中工業(yè)機器人的工裝夾具對作業(yè)效率的影響：

和人類的手操作不同的是，聯系工業(yè)機器人與工件的橋?梁，就是工裝夾具。在上料、移載、下料等環(huán)節(jié)，合理設計?工裝夾具，將大大提高工業(yè)機器人的作業(yè)效率。沒有與工業(yè)機器人直連的有上料料盤、分揀輸運、工件翻轉、工件檢測?等工裝。安裝在機器人末端的是夾具，在常用的沖壓應用中，有吸盤類夾具以及抓手類夾具。由于兩者使用大量氣動元器?件如真空發(fā)生器、氣缸等，工廠應保證氣源供應的穩(wěn)定。同時，應根據工件及工序的特點設計合適的工裝，以避免發(fā)生低效?率的機器人取放工件，導致節(jié)拍時間變長。再者，實現同樣功能的工裝夾具，應優(yōu)化其機構的設計，用優(yōu)化的機械結構?來達到減少執(zhí)行器氣缸個數，或氣缸動作的次數，這將節(jié)省時間和能源，提高沖壓的作業(yè)效率。對于不同工序間，有工?件翻轉要求的場合，應仿真衡量設置單獨的翻轉工裝，還是直接選用多軸機器人直接實現翻轉。以較經濟的方式做設計，?并以提高效率為目標。

四、沖壓應用中工業(yè)機器人的電氣控制對作業(yè)效率的影響：

工業(yè)機器人的控制系統在整個沖壓應用中尤為重要，它主?導著工業(yè)機器人的任務分配和程序執(zhí)行，同時接收各環(huán)節(jié)各種?傳感器反饋信號。關于電氣控制中需注意的事項有以下幾點。第一，選擇兼容的通訊方式，根據各類信號，設計以安全為前?提的動作邏輯，盡量讓機器人不作多余的等待，可以顯著提高?效率節(jié)拍。第二，根據工業(yè)機器人的工位以及取放點，應設計優(yōu)化的工業(yè)機器人動作軌跡路線，避免多余的避障點或路線增?加機器人的動作時間。第三，應盡量選用有內置?PLC?功能的工?業(yè)機器人供應商，內置?PLC功能將允許機器人多線程同步處理?各類信號，無需增加與外置?PLC?通訊的時間，大大提高程序執(zhí)行效率。第四，應選用有友好人機界面的工業(yè)機器人供應商，?由于沖壓工人需經過培訓才能順利使用工業(yè)機器人進行示教應?用，所以越簡潔易操作的人機界面，設計出來的程序越能反映?出沖壓工人優(yōu)化的工藝思想。第五，整個方案應設置安全柵欄及應急預案，以便在發(fā)生工業(yè)機器人故障時，維修人員操作的時間不影響正常的沖壓生產。

五、結語：

本文從工業(yè)機器人種類選擇、方案布局、工裝夾具以及電氣控制多方面，闡述了沖壓應用中，影響工業(yè)機器人效率及節(jié)拍的多種原因，并提出了眾多可操作或參考的技術細節(jié)。隨著工業(yè)機器人在沖壓領域的應用不斷深入，將大大緩解沖壓生產中工傷的問題，加速工業(yè)自動化的進程。

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