工業(yè)機(jī)器人在電機(jī)外殼加工生產(chǎn)線上的應(yīng)用

摘 要：本文研究目的為利用機(jī)器人替代人工，使電機(jī)外殼加工生產(chǎn)線能夠更快速便捷地生產(chǎn)產(chǎn)品。文中將工業(yè)機(jī)器人使用于生產(chǎn)流水線中的上、下料及分揀環(huán)節(jié)中，并對(duì)機(jī)器人設(shè)置相關(guān)程序，使機(jī)器人融入數(shù)控加工流程內(nèi)，既能使生產(chǎn)自動(dòng)化、科技化的同時(shí)，亦可保證產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量等參數(shù)不受影響，與人工生產(chǎn)對(duì)比有較大優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；加工生產(chǎn)線；應(yīng)用研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.058

工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)初衷為提升生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)質(zhì)量，因其與人類不同，不會(huì)因經(jīng)多次機(jī)械操作后產(chǎn)生疲憊感而導(dǎo)致工作質(zhì)量降低、速度變慢，且機(jī)器人可執(zhí)行人類較難以執(zhí)行的任務(wù)，如生產(chǎn)材料對(duì)人體較有害、生產(chǎn)材料經(jīng)加熱無(wú)法觸摸等，目前工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制作已趨于產(chǎn)業(yè)化，已廣泛應(yīng)用于汽車、電子電器、零件加工等領(lǐng)域。行業(yè)發(fā)展迅速的同時(shí)亦受到了國(guó)家政策的相關(guān)支持，國(guó)家已將工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)與制造作為重點(diǎn)發(fā)展的十大領(lǐng)域之一。本文以FANUC機(jī)器人為例，將其應(yīng)用于電機(jī)外殼加工生產(chǎn)線中，分析其應(yīng)用方式，將工業(yè)機(jī)器人與數(shù)據(jù)加工線中相關(guān)部分有機(jī)結(jié)合，將二者優(yōu)勢(shì)綜合性發(fā)揮。

1 加工線系統(tǒng)分析

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

目前廣泛使用的電機(jī)外殼加工生產(chǎn)線已經(jīng)過(guò)各類實(shí)踐，擁有一套成熟的生產(chǎn)模式。其主要結(jié)構(gòu)由上料傳送帶、下料輸送帶、行走機(jī)器人、固定機(jī)器人、立式加工中心、數(shù)控車床、成品欄、控制系統(tǒng)組成，此系統(tǒng)中主要應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的階段為加工與分揀階段。電機(jī)外殼零件較為復(fù)雜，系統(tǒng)元件較多，零件中以鋁合金材料為主，元件中存在鉆孔、攻絲、內(nèi)孔等工序。使用機(jī)器人與數(shù)控加工技術(shù)結(jié)合，立足自動(dòng)化視角，對(duì)元件進(jìn)行加工，可使元件加工速度更快且精準(zhǔn)度更高。

1.2 FANUC機(jī)器人生產(chǎn)應(yīng)用

有兩類機(jī)器人應(yīng)用于該生產(chǎn)線中，一臺(tái)為搬運(yùn)機(jī)器人，一臺(tái)為行走機(jī)器人。兩類機(jī)器人由FANUC伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，利用aiF12/3000電機(jī)控制，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算后，確定運(yùn)轉(zhuǎn)速度，保障重復(fù)精度，能夠良好的適應(yīng)機(jī)床工作。在工作過(guò)程中，搬運(yùn)機(jī)器人對(duì)毛坯工件進(jìn)行抓取，幫助機(jī)床上料，使加工工序變得更加緊密，將工件成品擱置到傳送帶上。行走機(jī)器人與FANUC智能技術(shù)結(jié)合，可在施工下料流程中應(yīng)用，在料筐中放置加工成品。

FANUC Robot 機(jī)器人為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)設(shè)計(jì)關(guān)節(jié)臂的機(jī)器人，伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器械組控制活動(dòng)流程，機(jī)器人不同環(huán)節(jié)結(jié)合在一處或者一個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)。FANUC機(jī)器人為使用者提供較為開放的控制平臺(tái)。針對(duì)不同層次的使用者設(shè)計(jì)，使其更加方便的操作系統(tǒng)，合理應(yīng)用各類傳感器。通過(guò)增加不同末端工具的方式拓展機(jī)器人功能，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人功能的二次開發(fā)。

2 工業(yè)機(jī)器人于自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 機(jī)器人及PLC結(jié)合應(yīng)用

為保障生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一管理，使信號(hào)傳輸速度穩(wěn)定性得以提升，生產(chǎn)線需采用三菱FX3U-64MT PLC控制系統(tǒng)作為主站控制，在其中配置相應(yīng)的功能模塊，機(jī)器人應(yīng)當(dāng)接受主站控制，站在主站及從站層面，實(shí)現(xiàn)總線控制，總線控制應(yīng)用OMRON HMI動(dòng)態(tài)監(jiān)控組實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能，PLC及機(jī)器人實(shí)現(xiàn)I/O通信。

生產(chǎn)線中需建設(shè)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，可以對(duì)生產(chǎn)線機(jī)床工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)機(jī)器人啟動(dòng)條件進(jìn)行觀察，保障程序合理切換，將信息有效傳輸至總站，若出現(xiàn)問題能夠及時(shí)報(bào)警。機(jī)器人啟動(dòng)條件需滿足機(jī)器人基本需求，系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警信息時(shí)，應(yīng)當(dāng)切換畫面，確保機(jī)器人滿足啟動(dòng)條件。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為三菱電機(jī)公司出產(chǎn)的PLC總線控制系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)性、分散控制、智能通信等多種功能，能夠與不同商家出產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行聯(lián)合，能夠?yàn)橛脩籼峁┒喾N使用環(huán)境，滿足用戶對(duì)開放結(jié)構(gòu)的需求。該生產(chǎn)線應(yīng)用總控制站FX3U-64MT作為主站，配備完善的功能模塊，不同監(jiān)測(cè)站通用一個(gè)站號(hào)。將參數(shù)設(shè)置好后，還需要進(jìn)行信號(hào)配置，CC-LINK硬件卡需立足信號(hào)起始位，將設(shè)置全部完成，可啟動(dòng)控制柜。

應(yīng)用PLC編程軟件，對(duì)系統(tǒng)菜單進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。PLC側(cè)CC-LINK參數(shù)設(shè)置結(jié)束后，需要在梯隊(duì)中將機(jī)器人所需信息及應(yīng)用流程輸入，比如在運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)階段：設(shè)置DTO KO H160 K8M300 K1 R2UI[01]；DTO KO H162 K8M332 K1 R2DI[15]等系列參數(shù)。參數(shù)設(shè)置完畢可保障機(jī)器人正常工作開展。

2.2 機(jī)器人、PLC及數(shù)控機(jī)床接口

為確保機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床間配合流暢，需將機(jī)器人、PLC及數(shù)控機(jī)床間的連接關(guān)系合理安排。在硬件應(yīng)用方面可以利用屏蔽電纜方式將三者輸入點(diǎn)連接；軟件方面可利用對(duì)應(yīng)專屬軟件對(duì)機(jī)器人各項(xiàng)參數(shù)等進(jìn)行采集。實(shí)現(xiàn)機(jī)床與機(jī)器人之間的數(shù)據(jù)互通。流程設(shè)置過(guò)程中應(yīng)當(dāng)完成信號(hào)處理、數(shù)控機(jī)床準(zhǔn)備等相關(guān)工作，使信號(hào)保持傳輸穩(wěn)定，對(duì)數(shù)控機(jī)床工作狀態(tài)進(jìn)行分析。需注意機(jī)床應(yīng)做好信號(hào)準(zhǔn)備工作。機(jī)器人應(yīng)將輸出信號(hào)作為基礎(chǔ)信號(hào)，將PLC輸出信號(hào)作為機(jī)床控制輸入信號(hào)，如此才能起到三者信息傳遞轉(zhuǎn)化作用。

3 結(jié)束語(yǔ)

本次自動(dòng)加工生產(chǎn)線，將機(jī)器人技術(shù)及PLC技術(shù)、傳感器技術(shù)等融合，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床的有效組合。使數(shù)控機(jī)床工作模式轉(zhuǎn)變，使數(shù)控機(jī)床工作安全性提升，使人工勞動(dòng)被逐漸取代，保障工作強(qiáng)度及工作效率，具有較大應(yīng)用價(jià)值。應(yīng)用智能機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)低成本操作，使工作生產(chǎn)進(jìn)入新的生產(chǎn)時(shí)代。

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作者簡(jiǎn)介：張聚峰（1984-），男，天津人，碩士，講師，主要從事機(jī)電一體化、工業(yè)機(jī)器人教育。