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涂膠機器人系統(tǒng)方案

涂膠機器人系統(tǒng)方案

2011/2/11 15:01:00

隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展,使得機器人在碼垛、涂膠、點焊、弧焊、噴涂、搬運、測量等行業(yè)有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。本文針對涂膠機系統(tǒng)進行簡要的介紹。

  設(shè)計一個涂膠系統(tǒng)的首要任務(wù)是根據(jù)機器人所要完成的工作,先確定機器人的結(jié)構(gòu)組成??梢允驱堥T式,掛壁安裝式等。再按工作要求所給出各軸的運動行程、負(fù)載、運動速度、加速度,動作周期來選每個運動軸直線運動單元的型號,所配驅(qū)動電機及所配精密行星減速機的型號。圖1是一個典型的三維機器人涂膠系統(tǒng)的現(xiàn)場布置情況,圖2是涂膠系統(tǒng)的機械部分的布置情況。

                                                 圖1
                                           圖2
下面即以此系統(tǒng)為例對涂膠系統(tǒng)進行深入的闡述。
此系統(tǒng)是來實現(xiàn)汽車的頂棚橫梁和發(fā)動機蓋的不同型號工件的涂膠工作,首先根據(jù)膠槍的重量來選擇機器人系統(tǒng)的負(fù)載能力,一般來說,此種膠槍的重量不會很重,所以只要選擇輕負(fù)載能力的導(dǎo)軌系統(tǒng)即可。但是由于工件的數(shù)量比較多(從圖3可以看出此系統(tǒng)是完成7種工件的涂膠和點膠的工作),涂點的數(shù)量也很多,這就要選擇一個高速的涂膠系統(tǒng),而這正是導(dǎo)軌系統(tǒng)所具備的特性(導(dǎo)軌系統(tǒng)可以實現(xiàn)最快10m/s的高速精確定位)。這樣根據(jù)工作頻率的要求即可選出電機的配置。最后根據(jù)工件的布置情況來選擇導(dǎo)軌的有效行程(工件的布置情況如圖3,有效行程為1200mm*1200mm*300mm)。
                                                           圖3
此直角坐標(biāo)機器人系統(tǒng)在工作臺上安裝圖3中7種工件的夾具。在工作臺上設(shè)有車型按扭,按下相應(yīng)的車型按扭,相對應(yīng)的工件指示燈(按扭式)黃燈亮,同時工件的自動檢測到位開關(guān)開始工作,操作工按相應(yīng)工件裝夾后,工件到位檢測綠燈亮,此時方可按下機器人起動按扭,機器開始按程序設(shè)定的相應(yīng)車型的相應(yīng)工件自動點膠;點膠完畢機器人自動復(fù)位,程序結(jié)束指示燈亮;取下工件后,程序結(jié)束指示燈滅;如果不更改車型或工件型號,系統(tǒng)將默認(rèn)上次程序內(nèi)容進行工作直至更改車型或工件;

  同時,系統(tǒng)可在不按下車型按扭情況下工作,操作工可自由選擇工件,可單件或幾種工件一起組合,按下相應(yīng)的工件指示燈(按扭式),相應(yīng)工件的自動檢測開關(guān)開始工作,紅燈亮,裝夾好相應(yīng)的工件后,工件到位檢測綠燈亮后,方可按下機器人起動按扭,機器人按檢測到的工件自動調(diào)用相應(yīng)的程序自動點膠;點膠完畢機器人自動復(fù)位,程序結(jié)束指示燈亮;同樣,如果不更改工件號或工件組合,系統(tǒng)將默認(rèn)上次程序內(nèi)容進行工作直至更改工件或工件組合;

                  圖4
系統(tǒng)還設(shè)有緊急停止按扭,可手動、自動停止;機器人支承架工作范圍內(nèi)裝有光柵安全系統(tǒng),在故障或異常情況下報警信號燈亮,系統(tǒng)緊急停止,在手動狀態(tài)下排除報警后系統(tǒng)方 可繼續(xù)運行;有自動記憶功能,在停電或故障情況后可繼續(xù)完成工作。此系統(tǒng)的工藝流程如圖4。
此涂膠系統(tǒng)的控制部分選用德國數(shù)控系統(tǒng)。
數(shù)控系統(tǒng)有著如下的特點:
1    有8種操作方式:MDI、程序輸入、圖形功能、單步、自動、外部數(shù)據(jù)通訊、程序管理和示教方式。還可開發(fā)用戶自己的界面。

2    有常用的G代碼:G00、G01、G02、G03、G04、G0、G06。
3    圖形功能:圖形功能非常方便,圖形的開始點通過按鍵可任意移動,圖示有單步圖示,圖示部分程序段和對工件進行縮小和放大進              
行圖示。所有功能通過按鍵可以實現(xiàn)
4    最小執(zhí)行單位:X軸1μM,Z軸1μM。
5     有絕對值編程(G90)和增量值編程(G91),軟限位(G67和G68)。
6     有宏指令和參數(shù)編程。CNC有極強的二次開發(fā)能力和高度開放的PLC功能。
7     由于采用高速CPU和段預(yù)讀功能,保持程序段間無停頓,連續(xù)勻速運動。
8     用口令來封鎖對機械數(shù)據(jù)的操作和程序輸入,輸出,刪除,復(fù)制,CNC的操作非常簡便。
CNC硬件上的優(yōu)點:
1    CNC是雙CPU。一個是工業(yè)用MOTOROLA公司的M68000系列32位單片機。它用于各種插補運算。一個是Z80單片機。它用于圖形和鍵盤功能。
2    采用了超高集成度的門陣列器件使CNC系統(tǒng)器件少,體積小,可靠性高。
3    CNC抗靜電干擾能力是9000V。沈陽第一機床廠通過10多次不同方位的干擾CNC都正常工作。
接觸式抗靜電放電干擾能力:±9000V(從不同位置連續(xù)數(shù)十次,)
抗電中斷能力:50Hz內(nèi)連續(xù)掉點5Hz后再上電,如此反復(fù)循環(huán),能正常工作抗電源拉偏:最低到本135VAC,CNC能正常工作。
浪涌抗擾性:4000V。
4    所有18路輸入和18路輸出是光電隔離的。
5    有控制變頻器的D/A轉(zhuǎn)換器??芍苯涌刂谱冾l器來實現(xiàn)恒線速切削。
6    已經(jīng)帶有手輪脈沖發(fā)生器,CNC和驅(qū)動器的連線都非常簡單。。
7    操作面板上帶有所有手動功能的按鍵。如速度倍率旋鈕,"STOP"鍵,啟動鍵"START",清除鍵"C",選參考點鍵,選擇主軸方向鍵,速度鍵,冷卻鍵,刀具鍵和機床鎖住鍵。不需要再配面板和按鍵了。
8    CNC鍵盤上的按鍵是真正的機械式開關(guān)。而且鍵盤是防水的。
9     帶手輪脈沖發(fā)生器,每個脈沖可移動1,0.1, 0.01或0.001mm。
此系統(tǒng)對操作員不需要任何編程經(jīng)驗,很復(fù)雜的任務(wù)可以在幾分鐘內(nèi)設(shè)置好。操作員經(jīng)過幾小時的培訓(xùn)就可以完全掌握該系統(tǒng)。
綜上所述,采用機器人后使涂膠和點膠的工作效率大為提高。省去大量人力,大量降低成人工成本。該機器人運行一年后就可收回所投入的成本。該機器人在正常維護下至少運行十年。隨著大批量全自動化涂膠生產(chǎn)線的興起,此涂膠系統(tǒng)將具有更加廣范的市場前景和發(fā)展?jié)摿Γ?br /> 現(xiàn)場涂膠機及涂膠的效果:

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