《工業(yè)機(jī)器人工作站》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《工業(yè)機(jī)器人工作站(35頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 工業(yè)機(jī)器人 第三節(jié) 工裝夾具與變位機(jī) 第四節(jié) 工作站的氣控系統(tǒng) 第五節(jié) 工作站的電氣控制原理 第六節(jié) 工業(yè)機(jī)器人示教,,,,第五章 工業(yè)機(jī)器人工作站,第五章 工業(yè)機(jī)器人工作站,,工業(yè)機(jī)器人工作站:進(jìn)行簡單作業(yè),且使用一臺或兩 臺機(jī)器人的生產(chǎn)體系。 工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線:進(jìn)行工序內(nèi)容多的復(fù)雜作業(yè),使 用了兩臺以上機(jī)器人的生產(chǎn)體系。,,第一節(jié)概述 以一個摩托車車架焊接 工作站為例 一、焊接對象 由十個散件焊接成 摩托車車架,,,圖5-2 車架焊縫標(biāo)識圖,,二、工作站的劃分 劃分結(jié)果: 主管焊 第一工作站
2、 預(yù)點焊 第二工作站 完成焊 車架焊 第三工作站 預(yù)點焊 第四工作站 完成焊 僅介紹第一工作站,,,圖5-4 摩托車車架焊接生產(chǎn)線總體布局圖,,,組成: 機(jī)器人;機(jī)器人控制系統(tǒng);變位機(jī);夾具體;未端執(zhí) 行器;電焊機(jī);輔助裝置; 氣動系統(tǒng)等。 1. 機(jī)器人 選型因素:驅(qū)動方式 傳動形式 自由度數(shù) 結(jié) 構(gòu) 可搬重量 工作空間 按具體作業(yè)要求選 本例選垂直關(guān)節(jié)型六自由 度機(jī)器人。,三、工作站布局及組成,,,,,2. 變位機(jī)(專門設(shè)計) 運動數(shù):決定于工件位置變化要求 傳動類型:電動(普通、伺服)、氣動、液動 取決于工件精度,作業(yè)精度、運動件大小 及
3、與機(jī)器人協(xié)調(diào)要求。 結(jié)構(gòu)形式:與工作站布局,用戶要求、物流路線、生產(chǎn)綱領(lǐng)、工件重量、占地空間等。 外部軸數(shù):控制系統(tǒng),協(xié)調(diào)運動有關(guān)。 3.未端執(zhí)行器(手爪)(專門設(shè)計) 根據(jù)工件特點,作業(yè)要求及設(shè)計 焊槍: 送絲機(jī)經(jīng)送絲管送焊絲 焊絲正極、工件負(fù)極 絲周圍惰性保護(hù)氣體 冷卻水冷卻焊絲管、咀。 4.其它 1)夾具體;2) 電焊機(jī)系統(tǒng);3)輔助裝置;4)安全裝置,可稱萬能工具 (搬運、裝配、弧焊、點焊、切割、研磨、噴涂等),一、技術(shù)參數(shù)(見表51) 主要參數(shù): 可搬重量 工作空間 重復(fù)定位精度 各軸最大旋轉(zhuǎn)角度 各軸最大旋轉(zhuǎn)速度 各軸許用扭轉(zhuǎn)力矩 選型相關(guān)因素: 未端執(zhí)行器重量 工件大小 作業(yè)條
4、件 工作站布局,第二節(jié) 工業(yè)機(jī)器人,,,,選型與其他設(shè)計: 布局設(shè)計 未端執(zhí)行器設(shè)計 夾具體設(shè)計 變位機(jī)設(shè)計 本例選:MK6SB型 選擇可搬重量因素: 末端執(zhí)行器凈重 末端執(zhí)行器重心偏移 機(jī)器人最大速度及慣性 選擇工作空間因素: 滿足作業(yè)范圍要求 工件置于機(jī)器人的最佳作業(yè)位置,,,,,,二、機(jī)器人的傳動與結(jié)構(gòu) 傳動示意: S 軸:D1R1 腰旋轉(zhuǎn) 340 L 軸:D2R2 下臂擺 240 U 軸:D3R3 上臂擺 270 R 軸:D4R4 上臂轉(zhuǎn)360 B 軸:D5R5 手腕擺270 T 軸:D6R6 手腕轉(zhuǎn)4
5、00,基點P: R、B、T軸中心線之交點P 減速器: R1,R2,R3RV擺線針輪減速器 R4,R6諧波減速器 R5扁平型諧波減速器,形成機(jī)器人工作 空間,,,,,傳動示意,工作空間,,,,,,圖5-9 六自由度機(jī)器人的傳動和外觀圖,,,,圖5-10 機(jī)器人P點的工作空間示意圖,,,,,1.諧波減速器 (1)基本構(gòu)件 內(nèi)齒剛輪+ 外齒柔輪+ 波發(fā)生器 (2)傳動關(guān)系 柔輪Zg<剛輪Zb 波發(fā)生器長軸處,柔、剛輪齒嚙合 短軸處 ,柔、剛輪齒脫開嚙合 柔輪齒圈任一點徑向 位移呈近似于余弦波 形變化 波發(fā)生器一周柔 輪反向轉(zhuǎn)Z/Zg 周,,,,,,,,
6、(3) 扁平型諧波減速器 實質(zhì): 兩級傳動(共用柔輪、波發(fā)生器) 傳動比: 第一級 Zb1,Zg1 ; 第二級 Zb2,Zg2 取 Zg1=Zg2=Zb2 i = - (Zb1-Zg1)/Zg 特點: 大大縮短減速器軸向長度 (4)優(yōu)點: 傳動比大; 傳動平穩(wěn)、效率高 齒面磨損小、均勻; 精度高、回差?。? 實現(xiàn)同軸傳動。,2.RV擺線針輪減速器 由一級行星輪系再串聯(lián)一級擺線針輪減速器而成 傳動原理: 一個輸入軸齒輪帶動周向分布的行星輪,與行星輪聯(lián)接的偏心 軸帶動兩個徑向?qū)χ玫腞V擺線齒輪,在內(nèi)齒為園柱銷的固定殼體 上滾動,其上的非圓柱銷軸帶動盤式輸出軸轉(zhuǎn)動。 傳動比:
7、 式中: Z1小齒輪 Z2行星輪 Z3擺線輪 Z4殼體 特點: 比諧波傳動速比大 剛性大,GD2小 同軸傳動 結(jié)構(gòu)緊湊 、效率高,,,,,,,,,,,,,,3.S軸結(jié)構(gòu) 電機(jī)減速器安裝在機(jī)器人底座內(nèi)部 電機(jī)與減速器殼連成一體,并與轉(zhuǎn)動體連接。 減速器輸出盤與底座連接 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動,由于輸出盤不動,迫使電機(jī)減速器帶動轉(zhuǎn)動體轉(zhuǎn)動。 旋轉(zhuǎn)體與固定底座間用推力向心交叉短園柱滾子軸承。 兩個極限開關(guān)及死擋鐵限制其極限位置。,,,,,,,4.L軸和U軸結(jié)構(gòu) 圖左側(cè)為L軸電動機(jī) 機(jī)器人下臂下端左側(cè)與減速器輸出盤連接 右側(cè)固連的小軸通過軸承支承在U軸連桿內(nèi) 減速器裝在旋轉(zhuǎn)體上 極限位置安裝極限擋塊
8、 圖右側(cè)為U軸電動機(jī) 減速器輸出轉(zhuǎn)盤與連桿連接 下臂、上臂、拉桿和連桿構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu) 鉸鏈中用園錐滾子軸承 用悶蓋調(diào)整軸承間隙、并密封,,,,5.R軸結(jié)構(gòu) 上臂前段用兩圓錐滾子軸承支承于后段內(nèi); 電機(jī)及減速器裝于后段內(nèi),輸出轉(zhuǎn)盤與上臂前段連接; 調(diào)節(jié)螺母用來調(diào)整軸承間隙。,,,,6.B軸和T軸結(jié)構(gòu) B軸:T軸電機(jī)裝于上臂前段內(nèi)部 手腕用一對園錐滾子軸承支承在上臂前部 B軸電機(jī)錐齒輪同步齒形帶諧波減速器手腕 錐齒輪軸和B軸由向心球軸承支承 T軸: T軸電機(jī)錐齒輪同步齒形帶錐齒輪諧波減速器手腕 手腕軸由一對園錐滾子軸承支承在手腕體內(nèi) 手腕法蘭連接未端執(zhí)行器,,第三節(jié) 工裝夾具與
9、變位機(jī) 工裝夾具使工件準(zhǔn)確地重復(fù)定位 變位機(jī)具有較高的重復(fù)定位精度 一、工裝夾具 本例采用圖524的夾具體形式,便于預(yù)置散件。又便于整體取 出工件。,,,,預(yù)置散件順序: 放入1、4件 1件:V平塊定位,彈簧確定周向位置 4件:UV型定位 放入2件 由1、4件及手動活塞頂塊定位 放入6 導(dǎo)缸前端磁鐵及手動導(dǎo)桿定位 放入5件 下端平臺及4件定位 夾緊順序: 1下端定位缸動作 1上端導(dǎo)桿定位缸夾緊 4 尾部定位缸夾緊 4二個旋轉(zhuǎn)夾緊缸夾緊 其余氣缸動作夾緊,,,,,二、工件位置變換機(jī) 用途:變換工件位置,使機(jī)器人焊槍位置最佳和避免焊 槍與工件及夾
10、具干涉。 1.基本要求: 工件處于最佳位置; 滿足所有作業(yè)位置要求;(特例人工處理) 較高重復(fù)定位精度; 縮短機(jī)器人等待時間; 足夠強(qiáng)度和剛度; 導(dǎo)線及氣管不纏繞; 電源負(fù)極盡量靠近工件; 振動大時,機(jī)器人與變位機(jī)底座連體。,,,,2.結(jié)構(gòu) 本例結(jié)構(gòu),三軸雙支點型。 (1)總體 H型支架在轉(zhuǎn)臺上 可旋 轉(zhuǎn)180,人機(jī)換位。 兩套雙支點支承兩套夾 具體。 H 型支架下方四個定 位氣缸支承定位。,,,(2)轉(zhuǎn)臺 交流伺服電機(jī)經(jīng)減 速器和一對外齒輪 帶動H型支架轉(zhuǎn)動。 0、180位設(shè)兩 套位置開關(guān),超限 開關(guān)和死擋塊。 導(dǎo)線及氣管經(jīng)轉(zhuǎn)軸 中心孔引至H支架 處。 底座內(nèi)裝柔性鏈?zhǔn)?管
11、路保護(hù)套。,,,,(3)雙支點系統(tǒng) 夾具體裝在主、被動側(cè)接手上; 主動側(cè)交流伺服電機(jī)經(jīng)RV減速器驅(qū)動夾具體; 主動側(cè)極限位裝死擋鐵; 被動側(cè)軸中空,壓力氣體經(jīng)活接頭引入; 電源負(fù)極在彈簧作用下,從軸頸引入; 轉(zhuǎn)軸前端裝導(dǎo)線收集盤; 被動側(cè)裝兩個極限開關(guān)。,,第四節(jié) 工作站的氣控系統(tǒng) 氣控工作原理 : 變位機(jī)定位鎖緊回路 手控閥 三聯(lián)件 A夾具板氣體匯流板 B夾具板氣體匯流板 手控閥關(guān)閉便于維修; 三聯(lián)件:濾除雜質(zhì)、水分、調(diào)定壓力、形成潤滑油霧,其中壓力繼電器監(jiān)測系統(tǒng)壓力; 四定位缸由一個換向閥控制; 兩個主管夾
12、緊可同時動作,用一個換向閥; 安裝主彎管和角筋散件需手動送入,其閥中位機(jī)能可使兩腔同時通大氣; 后四缸可同時動作,共用一閥; 各缸均用出口節(jié)流型調(diào)速閥; 各缸均用裝在缸筒外表面的磁性開關(guān)檢位。 多采用軟管及快插接頭; 導(dǎo)線、管路及元件需保護(hù)。,,氣控原理圖,,,,圖5-28 機(jī)器人工作站氣動原理圖,,,,第五節(jié) 工作站的電氣控制原理 用機(jī)器人控制柜為主控裝置,利用機(jī)器人控制程 序 對工作站進(jìn)行控制。 PLC控制與機(jī)器人控制協(xié)調(diào)控制。 一、信號分析 每一運動自身位置的信號(起始點),可形成映象(I) SP:接近開關(guān) 輸入信號 SA:手動
13、開關(guān) 每一個運動的驅(qū)動指令及顯示(Q) 與機(jī)器人通訊 輸出信號 經(jīng)中間繼電器作用于驅(qū)動元件,直接控制:,并行控制:,,二、電氣控制原理 機(jī)器人控制柜:控制機(jī)器人的各軸及外部軸,并經(jīng)端子與其他設(shè) 備通信。 電氣控制柜:控制除機(jī)器人控制內(nèi)容之 外的其他對象,并協(xié)調(diào)工作站工作。 1. 主電路分析 合上工作站開關(guān):電源指示燈 HL3 亮; 電氣柜風(fēng)扇 M1 工作。 SA2、SA3控制兩個照明燈。 SA1經(jīng)KM使其他設(shè)備帶電。 220V: 供PLC電源 變壓整流直流24V輸入、輸出模塊 110V供電磁鐵用電(經(jīng)中間繼電器控制)
14、380V: 機(jī)器人控制柜 電焊機(jī),,,,,圖5-29,,,,2.PLC與機(jī)器人通信 兩控制系統(tǒng)建立聯(lián)系:將本系統(tǒng)狀 態(tài)通知對方,掌握他系統(tǒng)狀態(tài)。 Qi Xi PC通知機(jī)器人 Yi Ii 機(jī)器人通知PC 3.PLC的外部接線 圖531輸入信號接線圖 Yi 機(jī)器人信號 SP4SP11 變位機(jī)、夾具板接近 開關(guān) SP12SP23 SP30SP47 SA5,SA6 雙手起動按鈕 SA10SA19 手動三位選擇開關(guān) (自復(fù)位) 圖532輸出信號接線圖 Xi PC系統(tǒng)送機(jī)器人信號 AAAV中間繼電器觸點,A、B夾具板各氣
15、缸 磁性開關(guān),,,,圖5-30,,外部接線圖,,,,,,,圖5-32 PLC輸出信號外部接線圖,圖5-31 PLC輸入信號外部接線圖,,,三、PLC控制程序 手動調(diào)整程序 自動循環(huán)程序 故障檢測程序 復(fù)位程序 主程序 程序思路: 雙手按下啟動按鈕I6.6和I6.7接通A板或B板氣缸依次夾緊 夾具板裝料完畢(Q0.4機(jī)器人)預(yù)約 由夾具板翻轉(zhuǎn)次數(shù)信號變位機(jī)松開轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動Q0.7轉(zhuǎn)臺定位 待卸板氣缸打開后,取出已焊工件。,,,,,,,,,,,第六節(jié) 工業(yè)機(jī)器人示教 示教是一種特殊的程序編制過程 一、示教方式 1. 直接對實機(jī)示教 使用示教盒或?qū)б咽?示教盒 用示教盒按動軸操作鍵,到達(dá)所需
16、位置后記錄一個示教點數(shù)據(jù),同時形成一條運動指令。逐點示教之后,便構(gòu)成作業(yè)程序的動作部分,最后加入相應(yīng)的輔助作業(yè)命令(如起?。?。 導(dǎo)引把手 導(dǎo)引把手使未端執(zhí)行器動作,記錄一連貫動作數(shù)據(jù),就構(gòu)成了作業(yè)程序。 特點: 可靠 效果好 占用實機(jī)生產(chǎn)時間 操作時安全性差,,,,,2. 間接對實機(jī)示教(離線示教或離線編程) 實質(zhì): 用CAD或仿真手段在圖形模擬環(huán)境中示教,生成程序后傳給實機(jī)。在普通微機(jī)或工程師工作站上進(jìn)行。 特點: 不多占用實機(jī)生產(chǎn)時間 但需較強(qiáng)的軟件支持 二、主程序和子程序 主程序:管理所有作業(yè)程序的程序。 主程序可以使機(jī)器人擁有多種作業(yè)程序、一經(jīng)條件確認(rèn),便執(zhí)行相應(yīng)程序。執(zhí)行后返回主程序。 主、子程序關(guān)系 見圖533。 無通用的機(jī)器人編程語言。,,