在沖壓的自動(dòng)化生產(chǎn)中，機(jī)器人和機(jī)械手操作設(shè)備統(tǒng)稱為自動(dòng)化設(shè)備。在沖壓生產(chǎn)線上投入使用的最早的自動(dòng)設(shè)備是六軸機(jī)器人。隨著各廠家對(duì)沖壓生產(chǎn)線節(jié)奏要求的不斷提高，操作速度較快的機(jī)械手逐漸出現(xiàn)，但機(jī)械手存在價(jià)格高、設(shè)備穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，推動(dòng)了七軸機(jī)器人的誕生。七軸機(jī)器人具有價(jià)格低廉、機(jī)械手速度快等優(yōu)點(diǎn)。目前，廣泛使用的機(jī)器人是六軸機(jī)器人，即機(jī)器人總共有六個(gè)可移動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸。為了提高機(jī)器人的操作速度，在第5軸和第6軸的關(guān)節(jié)上增加了一個(gè)附加的第七軸，這是一種專用于高速處理壓力機(jī)之間零件的方法。七軸機(jī)器人可分為電氣七軸和機(jī)械七軸.目前國(guó)內(nèi)企業(yè)也廣泛使用機(jī)械手，一共有四個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，在壓力機(jī)之間來回?cái)[動(dòng)，用于零件的處理。

本文將就七軸機(jī)器人和機(jī)械手在性能參數(shù)、投資成本、安裝方式、可靠性、柔性、可操作性和可維修性等幾個(gè)主要方面進(jìn)行描述和對(duì)比，希望能夠幫助企業(yè)在以后建造出性價(jià)比更高的沖壓生產(chǎn)線。下文所涉及的節(jié)拍均是凈節(jié)拍和理論值，生產(chǎn)線為斷續(xù)模式，機(jī)械手為單臂機(jī)械手，七軸機(jī)器人為電氣七軸機(jī)器人。

性能參數(shù)

性能參數(shù)是各生產(chǎn)企業(yè)在項(xiàng)目前期需要著重考慮的一個(gè)參數(shù)，因?yàn)樗苯佑绊懙角捌诘耐顿Y和后期的產(chǎn)能，進(jìn)而影響整個(gè)工廠的運(yùn)營(yíng)和管理。在自動(dòng)化設(shè)備的性能參數(shù)里主要有設(shè)備所能達(dá)到的節(jié)拍、柔性、運(yùn)動(dòng)軌跡、對(duì)壓力機(jī)的間距要求等，機(jī)械手與七軸機(jī)器人性能參數(shù)的對(duì)比如表1所示。

投資成本

依據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn)，一條普通的國(guó)內(nèi)壓力機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線，一條機(jī)械手和一條七軸機(jī)器人生產(chǎn)線投資成本分別是2000萬元和1500萬元（該數(shù)據(jù)僅作為本文的參考對(duì)比，不作為實(shí)際項(xiàng)目投資的價(jià)格參考）。

安裝方式

自動(dòng)化結(jié)構(gòu)確定下來后，接下來的事情就是現(xiàn)場(chǎng)安裝了。七軸機(jī)器人和機(jī)械手的現(xiàn)場(chǎng)安裝方式明顯不同，具體的對(duì)比如表2所示。

從表2中可以看出，就對(duì)地面的要求而言，機(jī)械手的適應(yīng)能力更強(qiáng)。且現(xiàn)在工廠的建設(shè)是為了方便設(shè)備的吊裝和后期的維護(hù)，建造更多的鋼板地面。然而，機(jī)器人在受壓力機(jī)振動(dòng)影響方面有著更大的優(yōu)勢(shì)。由于機(jī)械手鋼梁與壓力機(jī)柱的連接幾乎是剛性的，中間雖設(shè)有緩沖裝置，但緩沖效果有限，壓力機(jī)的振動(dòng)和前后晃動(dòng)對(duì)機(jī)械手的影響非常嚴(yán)重。當(dāng)振動(dòng)較大時(shí)，肉眼可以清楚地看到機(jī)械手身體的晃動(dòng)。

表1 機(jī)械手與七軸機(jī)器人性能參數(shù)對(duì)比

表2 機(jī)械手與七軸機(jī)器人的安裝方式對(duì)比

設(shè)備的可靠性

可靠性應(yīng)該說是設(shè)備最重要的參數(shù)之一。當(dāng)設(shè)備可靠性無法保證時(shí)，投資成本、性能參數(shù)等都無足輕重了。

本公司的一個(gè)生產(chǎn)基地有兩條六軸機(jī)器人自動(dòng)化線和一條機(jī)械手生產(chǎn)線。機(jī)械手生產(chǎn)線于2012年投入生產(chǎn)，兩條六軸機(jī)器人生產(chǎn)線分別于2006年和2009年投入生產(chǎn)。從使用情況來看，機(jī)器人設(shè)備的可靠性要遠(yuǎn)高于機(jī)械手。機(jī)械手設(shè)備的停線指標(biāo)每個(gè)月都超出規(guī)定，其故障率是六軸機(jī)器人的5～10倍。

七軸機(jī)器人生產(chǎn)線在國(guó)內(nèi)還不多，所以無法客觀地對(duì)七軸機(jī)器人的可靠性做出確切評(píng)價(jià)。但可以肯定的是，六軸機(jī)器人是一個(gè)很成熟的產(chǎn)品，七軸是作為六軸的一個(gè)附加軸，如果有問題，最多也就是第七軸會(huì)有不穩(wěn)定的表現(xiàn)。

設(shè)備柔性

該設(shè)備的靈活性是：自動(dòng)化設(shè)備適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)零件的變化、沖壓設(shè)備安裝尺寸公差、模具結(jié)構(gòu)變化等。由于七軸機(jī)器人和機(jī)械手在安裝方式、機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作方式上的局限性，機(jī)械手的柔性遠(yuǎn)低于七軸機(jī)器人。機(jī)械手只能在前后壓力機(jī)之間進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，這就要求前、后壓力機(jī)的定位和模具的定位都很高，前后壓力機(jī)的中性點(diǎn)為2mm。如果壓力機(jī)或模具的誤差精度超過2mm，機(jī)械手將無法準(zhǔn)確地獲取材料或準(zhǔn)確地放置材料。機(jī)器人不存在這樣的問題，由于機(jī)器人前六軸的柔性，機(jī)器人的位置可以隨意調(diào)整，無論壓力機(jī)或模具的誤差是2mm還是2cm，都可以通過調(diào)整機(jī)器人的位置進(jìn)行調(diào)整。

可操作性和可維修性

設(shè)備安裝后，將交付業(yè)主使用。接下來要面對(duì)的是設(shè)備的操作和維護(hù)。對(duì)于設(shè)備的運(yùn)行，主要體現(xiàn)在新部件的調(diào)試和日常運(yùn)行中。機(jī)器人和機(jī)械手的操作通過手持設(shè)備進(jìn)行，設(shè)備的單軸或多軸聯(lián)動(dòng)操作以多種方式進(jìn)行，使設(shè)備能夠滿足操作者的要求。就作者的經(jīng)驗(yàn)而言，機(jī)器人的操縱性與機(jī)械手的可操作性是一樣的。對(duì)于設(shè)備的維護(hù)，設(shè)備的維護(hù)主要是由于設(shè)備的簡(jiǎn)單維護(hù)和技術(shù)掌握。七軸機(jī)器人和機(jī)械手在維護(hù)方面各有優(yōu)缺點(diǎn)，無法用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量。

結(jié)束語(yǔ)

在中小型零件生產(chǎn)領(lǐng)域，多站壓力機(jī)的存在可能使自動(dòng)化設(shè)備失效。無論是七軸機(jī)器人，還是各種機(jī)械手或多站壓力機(jī)，企業(yè)在項(xiàng)目設(shè)備選擇的初期階段，結(jié)合自身的零件特點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)安裝條件、投資成本等條件進(jìn)行綜合考慮，最好的自動(dòng)化設(shè)備是最合適的設(shè)備。