工业机器人在模具自动化行业的应用

曹巍巍

摘要：机器人技术在实际应用过程中，为人们提供了便捷的服务。将其应用在工业生产自动化上具有重要作用，因此本文针对工业机器人在模具自动化行业的应用展开分析。文章中分别针对工业机器人应用特点、关键技术、控制方式、控制系统进行分析，并以模具自动化控制为例，对该技术的应用展开说明，以供参考。

关键词：工业机器人；模具生产；自动化控制；智能制造

引言：作为新时代一项重要的研究成果，工业机器人技术综合了机构学、计算机技术的、传感技术等多个学科，在现代社会中有着广泛的应用。近几年来，现代工业自动化控制领域中也开始应用工业机器人，为了更加深入掌握了解这项技术，让其效能得到最大发挥，还需要进一步研究其在模具自动化行业中的应用。

1 工业机器人的应用特点和关键技术

作为工业领域中高自由度的机械装置，工业机器人技术应用在模具自动化行业中，可以通过控制自身动力，实现各方面功能，是想提高工作效率的关键。工业机器人主要通过编程实现自动化，结合存储器内的相关信息记录，完成工作。对于工业机器人而言，拟人化是最大的特点，除了工业机械臂、机械手之外，工业机器人还具备行走、攀爬以及自主分析和判断能力。传统工业机器人由传感器和驱动系统组成，虽然整体应用效果较强，但机器人的智能化、控制化程度还要得到进一步提高。现阶段，智能化是未来机器人的主要发展方向，智能控制技术成为核心关键，智能化水平的提高，可以为其在模具自动化行业中的应用得到更好的发展。除此之外，开放模块技术、层次模块技术、传感技术以及网络化技术也是工业机器人实际工作中必不可少的部分。在实际发展过程中，要对这些技术进行充分的设计。比如：利用RC主机对机器人的运行轨迹进行规划，确定位置伺服，主要应用的是分布式结构。而在层次模块技术中采用的是分层模块化结构，这种结构下应用层和驱动层可以在工业机器人内部进行分开作业。传感器作为机器人的辅助性功能，可以帮助机器人自主判断环境，实现自我修复。网络化技术让机器人在网络平台上实现了数据交流和共享，为模具生产自动化提供了良好的生产条件。在实际发展过程中，工业机器人借助示教盒，确定动作顺序、动作要求、相关位置信息。当需要二次进行操作的工作时，机器人就可以进行自主操作，工作人员可通过控制系统，对机器人进行速度、加速度以及位置的控制。

2 工业机器人在实际应用的控制方式

工业机器人在模具自动化行业中应用的控制方式包括以下几个方面：

第一，连续轨迹控制。通过控制工业机器人末端执行器，让其可以连续完成操作步骤，实现连续生产，在这种控制模式下，生产工作可以稳定精准的进行。连续轨迹控制中主要针对机器人的操作顺序和速度进行调整控制，让生产工作按照实际需求进行，避免生产发展。

第二，点位控制。点位控制主要针对工业机器人的末端执行器，通过控制机器人的位置或者利用机器人控制生产产品的位置，确保工业产品的生产流程准确，机器人也能够顺利完成相应工作。但需要注意一点，已经完成的运动轨迹无法通过工业机器人进行控制。

第三，力控制。通过控制系统操控工业机器人的用力程度，保证生产工作的稳定进行，就是力控制。但在工业化生产过程中，一些操作对象较为脆弱，一旦掌握不好力度，就会导致产品出现损坏，尤其是模具自动化生产中。因此，工业机器人在实际操作过程中要有效执行控制力度信号要求，精准控制力量，确保规定操作任务得到顺利完成^[1]。

第四，智能控制。作为目前应用最为广泛的方式，其借助计算机技术和数字技术，利用传感器收集周边信息，并且按照机器人设备中储蓄的知识解决问题。智能化技术的应用过程中，工作人员通过相应的软件程序就可以实现工业机器人的自动化生产工作，让生产效率的大幅度提高。不仅如此，应用智能化技术可以及时的发现系统中存在的风险，找出漏洞并且进行初步的处理，降低故障对生产线的影响。

3 工业机器人在实际应用的控制系统

综合上文分析可知，工业机器人一般包括三个部分，分别为主体、控制系统以及驱动系统。主体部分为机械臂、机械手等，控制系统为操作系统和控制驱动系统，驱动系统则包括动力结构和控制系统。由此可以看出，控制系统在工业机器人的实际应用过程中，使用到了动力学、结构力学件，以此完成对机器人的控制。工作人员必需要结合机器人的实际情况，科学判断参考坐标，让生产工作稳定开展。自由度是控制系统中的关键，一般情况下，一个工业机器人应该具备三个自由度，并对应相应的协调伺服机构，从而满足多变量的控制系统。对立伺服系统需要进行协调和控制，这一工作主要由计算机完成，有关工作人员通过计算机赋予机器人相应的工作内容。除了上述几个方面之外，非线性数学模型是控制系统的核心关键，通过模型可以显示出机器人的运动状态。机器人在工作中，产生的参数会随着外力、状态的变化而变化，因此，需要对位置闭环、速度闭环、加速度闭环等方面信息进行综合分析，确定后续工作决策，充分发挥出控制阶段的作用，让控制工作得到全面的发展。工业机器人的控制系统设计情况会对工作带来直接的影响，因此，在机器人运动过程中，收集动态信息，制定出科学、合理的决策非常有必要

^[2]。

4 工业机器人在模具自动化行业的应用

为了全面验证前文的分析和研究结果，本文以冲压模具自动化为例，具体分析工业机器人在模具自动化行业的应用。

4.1 系统设计

冲压亩生产是工业生产中的重要内容之一，现如今，冲压设备和油压机设备得到了快速发展，实现冲压模具自动化生产可以稳定连续的生产出符合技术要求的特定产品。本文以重庆某机械有限公司为例，针对该公司的冲压模具自动化生产进行设计。该公司的冲压模具自动生产线中包括了伺服液压机、涂料机、工业机器人、三坐标测量仪、电火花成型机等设备，综合考虑工业机器人自动化生产线的循环方式，对整体布局和电脑的控制进行控制。具体的循环运行方式如下：首先，利用传输机器人完成拆垛和板料的传输，其次，完成板料的涂油和对中，利用上料、下料机器人完成上料和取料工作，最后，通过皮带机运输形成人工码垛。根据这一流程可以将系统分为五个部分，包括拆垛系统、涂油机、压力机、上下料系统以及输送系统^[3]。

4.2 系统组成

压力机和双垛台共同组成拆垛系统，需要注意的是，压力机要和轨道进行平行布置，双垛台要具备循环功能。当叉车将冲压板料放置在垛料台上后，系统通过磁力分张器感应到垛料情况，发送工作信号给上下料机器人，确保可以实现连续生产。在拆垛和板料的传输环境中，拆垛机器人承担着至关重要的作用，因此将其设置为双料检测、双料处理的工作模式，从而确保送料工作的正常进行。拆垛机器人完成板料的传输后，板料就会通过磁性传送带送至涂油机中。此时，需要对涂油机进行科学的设置，保证每一个板料都可以被涂油以及涂油位置准确。板料涂油后会进入到中台，科学的设置中台，可以保证板料重复定位速度高效便捷精准。上料机器人要根据不同零件的对中位置，改变机械的运行轨迹，确保板料能够准确进入到压力机。皮带运输器在生产线的末端，其主要任务是配合下料机器人完成零件的运输，确保制作效果。在生产不同种类的冲压制件是，可以先使用机器人进行模拟，在离线状态下完成编程工作，确保多种不同的制件可以在同一生产线中生产。

4.3 控制系统

对于工业机器人在模具自动化中的应用而言，控制系统和控制层的设计非常关键。由上可知，系统中包括了多种设备和系统，这些系统设备的电气控制均由工业机器人进行控制。以重庆某机械有限公司的冲压模具自动化为例，在实际应用过程中，采用了集中监控和分散控制两种模式。不仅如此，采用PLC控制方式，和现场总线进行连接，实现了单独控制，在此基础上借助网路总线实现了自动控制。基于网络监控系统，确保系生产数据实现交换共享。为了保证工业机器人控制系统具有良好的接口，为压力机控制系统配置了不同的通信卡，完成信息的连锁交换对接。不同系统采用的控制机器不同，因此还要对每一个控制单元设计相应的触摸屏。借助触摸屏可以及时发现工业机器人在实际运行过程中出现的问题，掌握运行中的通信信息，为后续发展奠定基础。

总结：综上所述，工业机器人技术无论是在技术层面还是在功能层面，都可以让现代工业自动化控制工作效果和质量得到极大的提升，是未来的主要发展趋势。将工业机器人技术应用在模具自动化行业中，不仅降低了工人的劳动强度，也可以保证生产安全性，真正做到节能减耗，实现高质量、高效率的模具加工生产。

参考文献：

[1]赵雪.探析工业机器人技术在自动化控制领域的应用[J].科学技术创新,2019(36):102-103.

[2]赵玉凤.工业机器人技术在自动化控制领域中的应用探究[J].决策探索(中),2019(11):43.

[3]李楠,邓媞,陈晓玲.工业机器人技术在自动化控制领域中的应用[J].中国新技术新产品,2019(15):5-6.