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转发自：设计创新 Technology Innovation and Application 2019 年 17 期

作者：何树洋

（广州数控设备有限公司，广东广州 510530）

摘 要：传统的电热水器内胆冲压生产一般采用专机操作和人工上下料相配合的方式，但是这种生产方式操作具有一定的危险性且生产条件恶劣，已不能满足日益快速发展的工业要求，因此实现电热水器内胆自动化生活迫在眉睫。

基于此，文章调查了某企业冲压生产线现状，论述了工业机器人在冲压线上的重要应用，针对电热水器内胆的冲压工序提出了冲压机上下料机械手控制系统方案。

关键词：冲压；机械手；上下料；控制系统中图分类号：TP242.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）17-0084-02

Abstract: The traditional stamping production of the inner tank of electric water heater generally adopts the way of special machine operation and manual loading and unloading, but the operation of this mode of production is dangerous and the production conditions are bad, so it can not meet the industrial requirements of the rapid development day by day. Therefore, it is urgent to realize the automatic life of the inner tank of electric water heater. Based on this, this paper investigates the present situation of the stamping production line of an enterprise, discusses the important application of the industrial robot in the stamping line, and puts forward the control system scheme of the punch loading and unloading manipulator according to the stamping process of the electric water heater.

Keywords: stamping; manipulator; loading and unloading; control system

本文根据电热水器内胆冲压加工的性质与特点，针对冲压产品而研发的基于工业机器人的冲压上下料的自动生产线，不仅能适应现今的冲压自动化加工环境，使生产效率稳步提升，在其他机械制造业中也具有一定的通用性，对冲床，模具具有广泛的兼容性。

1 冲压自动上下料生产线总体方案

1.1 冲压自动化生产线整体方案布线图

该机器人冲压上下料产线为电热水器内胆端盖冲压自动化生产线，主要是由 1 套 PLC 总控系统、4 台冲床、2 台油压机、1 个 3kg 机械手（法兰机）、1 个 10kg 机械手（自动上料机）、7 台 GSK-RB08 机器人及其它相关设备组成。

整体方案布线如图 1 所示，通过机器人系统集成，实现了热水器内胆冲压上下料生产全过程自动化。

图 1 自动化生产线方案布线图

1.2 上下料机器人系统的总体要求

电热水器内胆上下料机器人冲压生产线要求整个系统工作流程实现自动化。具体要求包括如下几个方面：

1.2.1 冲床要求

两相邻冲床工作台高度加上模具下模高度之和，此数

值不要超 300mm 为好。

1.2.2 模具自动化要求

（1）模具要求上下模脱料顺畅，不能有卡料现象。

（2）另模具的开模空位高度（除去定位的活动空间）尽量大于 100mm 以上，特别情况可以改用特殊结构。

（3）模具应有导向定位装置，且有足够的导向空间。

（4）产品尽量少翻转。因为机器人只能正面拿料与放料，所以每增加一个翻转就需配套增加一个翻转台与一台机器人。

（5）考虑兼容性，多款产品的翻转工序尽量设计在同一个工序。

1.2.3 现场要求

两机台间中心距离小于 2200mm 时，机器人正面机床，摆臂角度可小于 180°，速度较快。

两机台间中心距离大于 2200mm 时，机器人需反向放置在机台中间，摆臂角度为 180°，速度较正面摆放方式会每次多用 1 秒以上。

1.2.4 控制系统的要求

控制系统结构设计合理，运行平稳，控制精度高，传动方案可靠性高，噪音小。

1.2.5 经济性要求

尽量结合用户单位的需求，在不改变用户单位原有冲床的机构和安装场地基础上进行改造，降低投资成本。

1.3 内胆制造的工艺流程

在内胆冲压阶段，在准备好各工序模具的基础上，由 10kg 机械手（自动上料机）自动在放料位置用吸盘抓取毛坯至传送带上，再经过检测仪检测毛坯料（电热水器金属圆板盖，分为两个位置叠放一起，板盖叠放时涂有防锈油，吸盘吸取时可能导致多个板盖黏贴在一起，但上料每次只

作者简介：何树洋（1990，01-），男，本科，研究方向：电气工程及其自动化，智能制造或工业机器人项目设计与应用。

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科技创新与应用

2019 年 17 期 Technology Innovation and Application 设计创新

能抓取一个）是否多个黏贴一起，单个板盖允许传送到机器人 5 取料位置，多个时由 10kg 机械手取回至传送带上等待下一次上料；机器人 5 上料：上料机上毛坯料到取料位置后，机器人 5 抓取毛坯料（板盖）分别给油压机 E 和油压机 F 进行冲压（产线分为两条支线）；

机器人 4 上下料：油压机 E 冲压完成后，通过下料装置定位冲压完成的半成品，机器人 4 抓取半成品给冲床 A 冲压；

机器人 3 上下料：冲床 A 冲压完成后，机器人 3 抓取半成品给冲床 B 冲压；机器人 2 上下料：冲床 B 冲压完成后，机器人 2 抓取半成品给冲床 C，等待 3kg 机械手（法兰机）抓取热水器端盖法兰放置端盖半成品上后进行冲压；机器人 1 下料：

冲床 C 冲压完成后，机器人 1 抓取成品（热水器左侧端盖）下料；机器人 6 上下料：油压机 F 冲压完成后，通过下料装置定位冲压完成的半成品，机器人 6 抓取半成品给冲床 D 冲压；机器人 7 下料：冲床 D 冲压完成后，机器人 7 抓取成品

（热水器右侧端盖）下料。

2 冲压生产线的控制系统设计

为了实现生产过程运行速度快，定位准，效率高目标，对各设备的自动化控制和它们间的配合协调控制就显得尤为重要，下面主要对冲压生产线的控制系统的方案设计进行分析。

2.1 控制系统的硬件设计

冲压自动生产线的电控系统主要由压机、机器人及辅助设备组成，在进行控制系统的硬件设计时需要充分考虑以下两点：

（1）压机、机器人及辅助设备三部分的工艺参数的选取设定、配合、动作协调调整由控制系统统一协调，确保整条冲压自动生产线正常运行；

（2）在进行控制系统的设计时，需要结合整条生产线的占地面