一臺700t的螺旋壓力機使用兩臺機器人便可實現高經濟性的無人操作生產。如果這兩臺機器人中的一臺停止工作，那么，則由一名操作人員來完成這臺停止工作的機器人的任務。由于采用了計算機軟件控制安全方案，所以，人和機器人實現了最密切的合作。

目前，在制造企業產品變化性越來越大的背景下，生產靈活性的要求在不斷提高，人機協作生產則越來越重要。由于人具有先天性的功能，對變化的生產條件反應明顯較快，這樣，在自動化生產過程中，如果一臺機器人出現故障，那么由人來完成這臺停止工作的機器人的任務，仍然能夠實現自動化生產。

Leiber集團是一家受用戶歡迎的專門致力于鋁、鎂以及特種合金輕結構件的生產制造廠家。該廠家有著豐富的鍛造工藝、特別是鋁制品模鍛和加工方面的經驗。該集團的客戶中首先是汽車生產廠家。Leiber集團為汽車生產廠家提供發動機、汽車行走機構以及車身構件。由于模型變化越來越大且模型的壽命也在不斷縮短，這樣對生產制造業的最大挑戰是——必須著手設計新的自動化生產方案。

自動化方案應保證不間斷生產

為了提高位于波蘭的Leiber集團生產小客車部件的一臺700t的螺旋壓力機的生產能力，該公司委托Indat數據技術及工業自動化有限公司研發螺旋壓力機自動化生產方案，要求實現鋁制實心模型件整個生產過程的自動化，即從投放毛坯直至去除模型件飛刺的整個生產過程實現無人操作的自動化生產，以達到提高產量和生產安全性兩方面的目的（圖1）。

因為前面已經提及該公司的生產必須具備靈活性，所以Indat數據技術及工業自動化有限公司研發螺旋壓力機自動化生產方案選擇了在壓力機旁邊設置兩臺機器人。這一對機器人布置在壓力機對應的兩側，當一臺機器人負責調換壓力機工件并去除飛刺時，另一臺機器人則負責將加熱的工件毛坯放置到壓力機內，并用噴射法除去工件毛坯上的隔離介質（水、石墨）。為了滿足特殊的要求，研發單位還專門研發出專用抓鉗。這些抓鉗接觸加熱的工件的受熱部位，堅固耐用且無需保養維修。采用該抓鉗的設計方案，不僅抓鉗的設置費用達到最低化，而且可以往壓力機內放置相對變化多樣的工件，這樣便省去了在加工工件日趨多樣化的今天，使用該抓鉗便不需要增加改進抓具的投入。

圖1  一臺700t的螺旋壓力機采用一對機器人，實現了從投放毛坯直至去除模型件飛刺的實心模型件整個生產流程的全自動化生產

實現人機組合作業

因為在正常的作業中，該壓力機實現了無人操作作業，從安全技術的角度，該壓力機不需要設置較大的防護柵。因為，該壓力機的作業方式不僅設計為使用兩臺機器人作業，而且當一臺機器人出現故障時，可實現人機組合作業方式；也就是由一名鍛工替代出現故障的那臺機器人進行作業（圖2）。此外，當加工工件量小、不采用自動化方式制作鍛模的情況下，人們對這種人機組合作業方式便特別感興趣。在這種情況下，由一臺機器人往壓力機內放置工件并去除工件的隔離介質，由一名工人負責轉換鍛件。

為了能夠實現這種人機組合作業方式，必須設計一個縝密的安全方案。這樣，這名替代機器人作業的鍛工才能夠在另一臺機器人旁作業。根據普通的機器人必須與人分離作業的原則，一般情況下這種人機組合作業方式幾乎是無法實現的。另一方面，這種人機組合作業方式安全技術方案還不能影響限制整臺壓力機設備的靈活性。通常要達到這樣的要求，實現這種安全技術方案的耗資大。Indat數據技術及工業自動化有限公司能夠將應用于其他領域的人機組合作業以及在傳統部件組合領域利用計算機軟件進行安全監控的經驗運用于鍛造技術。目前，使用機器人技術早已成為常態，因為人們早已對ABB公司的機器人采用這種“Safe-Move”技術系統。

在光幕和掃描器確保鍛工在壓力機前作業安全的同時，計算機軟件正在調節和監控人機組合作業。借助于對機器人的“Safe-Move”技術系統基于該領域最新發展的繁復縝密的計算機軟件和電子技術的安全技術，可實現上面提及的機器人安全運動。壓力機作業時，不需要將機器人和操作人員完全隔離開。

該“Safe-Move”技術系統由計算機軟件和電子安全卡組成，能夠支持監控所定義的停留范圍內機器人的定位。此外便是定義人和機器人可能組合作業的范圍，在該范圍內，要定義在哪些區域內允許機器人運動，在哪些區域內不允許機器人運動。這也意味著，人機組合作業時，人只能進入被定義為有安全防護的區域內。在該安全防護區域內，機器人運動速度下降，且機器人只允許保持這樣的運動速度，即該機器人隨時能夠制動的運動速度，也就是說，機器人不允許離開被定義為允許機器人作業的區域。

圖2  在出現故障時，不是兩臺機器人在相對小型的壓力機兩側作業，而是一名鍛工和一臺機器人在最狹小的空間合作作業

因為計算機軟件將機器人的運動準確地限制在其運動的區域內，這樣便可最佳地利用生產作業面。由于限制了機器人的運動速度，確定了機器人和人的安全距離，此外，還進一步節省了作業面的面積。與傳統的監控部件相比，如與可調節的凸輪控制開關相比，利用計算機軟件控制機器人運動的方法有著若干優點。使用凸輪控制開關必須布線并進行調節，此外，這種監控方式也存在著機械磨損。凸輪控制開關的功能只能對機器人兩三根軸的運動空間實現安全防護運轉，而“Safe-Move”技術系統則可對機器人的全部6根軸實現限制在小運轉空間內的防護運轉。

在針對壓力機壓模工具件的安全防護方面，為了避免由于錯誤程序或是操作人員的錯誤操作出現故障而造成損失，“Safe-Move”技術系統也可對所定義的小安全區域內的壓力機工具件進行安全監控。采用該“Safe-Move”技術方案，能夠滿足壓力機安全生產的各種要求，如實現對整個壓力機設備的可靠監控并在出現危險狀況或壓力機的測量和傳動系統出現故障時立即停機。這樣便實現了對機器人進行可靠監控，而該監控是以計算機軟件繁復縝密以及對整個壓力機設備系統實現自動監控為前提條件的。有了這樣的監控，一名鍛工和一臺機器人組合可以在壓力機前沒有任何危險地進行作業。

人機組合作業安全防護方案

現在這種在作業出現緊急狀況下才采用人機組合作業的特有形式，將來在正常的工作中也有進一步推廣的可能性。現在企業批量產品的零部件數量在下降，并且零部件的多樣性有較大的提高，難以實現成本經濟的零部件加工作業。未來的制造業既要求發揮人與生俱來的能力，又要發揮工業機器人所具有的高重復性精準作業和承載力大的優勢。新的安全防護方案、硬件功能的發揮均以計算機軟件為基礎，這樣才能實現在SPS（存儲程序控制裝置）程序化層面的人機智能化組合的應用技術。