《ABB機器人結(jié)構(gòu)及在坡口中的應(yīng)用與維護(hù)》

1、ABB 機器人結(jié)構(gòu)及在坡口中的應(yīng)用與維護(hù)摘要:論文主要寫了 ABB 機器人的發(fā)展及未來,包括它的主要組成部分,以及在坡口生產(chǎn)中的應(yīng)用,在生產(chǎn)過程中應(yīng)該如何對機器人進(jìn)行簡單的保養(yǎng)與維護(hù).同時也介紹了一些大家平時不太熟悉的坡口技術(shù).關(guān)鍵詞:發(fā)展與未來，組成部分，坡口，應(yīng)用與維護(hù)Abbtherobotstructureandtheapplicationofthe slopemouthwithmaintenance第1頁共 16 頁河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文Abstract: ABB wrote the paper and the future development of robots, incl

2、uding imajor components, and in the groove Production, in the production process on how the should be simple care and maintenance. We also introduced a number of usually not fam with the groove technology.Key words：Development and future P,art, Groove , Application and Maintenance.第2頁共 16 頁河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)

3、院畢業(yè)論文一、引言現(xiàn)在，隨著重型機械產(chǎn)業(yè)的不斷的發(fā)展，許多原始的落后設(shè)備已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)。因此新的設(shè)備需要不斷引進(jìn)，現(xiàn)代工業(yè)變得越來越科技化、機械化和智能化。其中機器人的發(fā)展對工業(yè)生產(chǎn)帶來了重要的幫助，減少了大量勞動力，同時生產(chǎn)量穩(wěn)步提升，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率?？萍际堑谝簧a(chǎn)力，機器人的開發(fā)與研究很有必要。二、ABB 機器人的發(fā)展與未來。1964 年，ABB 開發(fā)出世界首臺噴涂機器人；1994 年，ABB 機器人部在上海成立；2005 年，在上海設(shè)立機器人研發(fā)中心并開始本地化生產(chǎn)；2006 年，ABB 機器人全球業(yè)務(wù)總部移師上海；2009 年，成功自主研發(fā)ABB 最小機器人 IRB

4、 120；2010 年，建成中國首個機器人整車噴涂實驗中心?！爸袊墓I(yè)機器人數(shù)量未來突破一百萬臺只是時間問題?！盇BB 機器人部中國區(qū)負(fù)責(zé)人顧純元博士預(yù)測說。屆時，ABB 機器人將會在中國自動化這一發(fā)展進(jìn)程史上再次留下濃墨重彩的一筆。自 1994 年進(jìn)入中國市場以來，ABB 在工業(yè)機器人的生產(chǎn)、研發(fā)、測試和集成上的投入逐年增加。顧純元介紹說：“我們在中國的業(yè)務(wù)涵蓋了包括白車身、沖壓自動化、動力總成及涂裝自動化在內(nèi)的四大系統(tǒng)，為各大汽車整車廠和零部件供應(yīng)商提供全面的機器人自動化解決方案?！蓖瑫r，他表示，除了汽車工業(yè)，機器人在制造業(yè)的應(yīng)用也日趨廣泛和深入，從重工業(yè)的應(yīng)用，再到食品飲料、化學(xué)制藥、

5、金屬加工、電子消費品到鐵路機車、航空航天、太陽能、風(fēng)能等，工業(yè)機器人已經(jīng)被越來越多地應(yīng)用在自動化生產(chǎn)線上。可以預(yù)見，隨著將來制造業(yè)市場的不斷成熟和自動化應(yīng)用范圍的拓展，ABB 機器人在中國的發(fā)展之路將會越走越寬，在未來有更加廣闊的發(fā)展前景和市場潛力。那么在如此光明的發(fā)展前景下，機器人產(chǎn)品的“黃金期”是否已經(jīng)到來了？“未來的三至五 年，機器人市場會處在一個積累上升的階段，但是發(fā)展到什么狀況我們無從知道，不過我們也一定 要時刻提醒自己是否已經(jīng)真的準(zhǔn)備好迎接機器人黃金期的到來。”顧純元表示。機器人的發(fā)展是勢在必行，但是我們也要在其發(fā)展過程中處理好帶來的問題， 可以說 ABB 等離子的發(fā)展既給我們帶來

6、了機遇同時它也給我們帶來了極大的挑戰(zhàn)。因此能不能抓住商機，開發(fā)出對人類有重大意義的ABB 機器人，是我們ABB 機器人以后要面臨的主要問題，但是我們有信心、有理由、也有能力把ABB 機器人在亞洲乃至全世界經(jīng)營好，顧純元說。第3頁共 16 頁河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文三、ABB 機器人的綜述。圖圖 1 機器人的組成(一) ABB 機器人的組成:1、Manipulator:機械手。機械手是由六個轉(zhuǎn)軸組成空間六桿開鏈機構(gòu)，理論上可達(dá)運動范圍內(nèi)空間任何一點。六個轉(zhuǎn)軸均有 AC 伺服電機驅(qū)動，每個電機后均有編碼器。每個轉(zhuǎn)軸均帶一個齒輪箱，機械手運動精度(綜合)達(dá)正負(fù) 0.05mm 至正負(fù) 0.2mm。

7、機械手帶有一個手動松閘按鈕，用于維修時使用。機器人必須帶有 24VDC。(機器人配置) 機械手帶有平衡汽缸或彈簧。機械手帶有串口測量板，測量板帶有六節(jié) 1.2V的鋰電池，起保存數(shù)據(jù)作用。六根軸的名稱及運動方式：第4頁共 16 頁河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文Axis1:一軸。Axis2:二軸。Axis3:三軸。Axis4:四軸。Axis5:五軸。Axis6:六軸。圖 2機器人的軸體結(jié)構(gòu)2、控制柜：(Controller) (1)外觀：Mains Switch:主電源開關(guān)。Teach Pendant:示教器。Operators Panel:操作盤。Disk drive:磁盤驅(qū)動器。圖 3電器控制柜

8、(2)控制系統(tǒng)：Robotcomputer board :機器人計算機板，控制運動與輸入輸出通信。Memoryboard:存儲板，增加額外的內(nèi)存。Main computer board :主計算機板，含 8M 內(nèi)存，控制整個系統(tǒng)。Optional board :選項板插槽。Communication boards :通訊板，用于網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)場總線通訊。(3)驅(qū)動系統(tǒng)：DC link ；將三相交流電轉(zhuǎn)化為三相直流電。Drive module :每個單元控制 2-3 根轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩。(4)電源系統(tǒng)：Transformer:進(jìn)電變壓器第5頁共 16 頁河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文Supply unit:直

9、流供電單元，整流輸出電壓及短路保護(hù)。(5)其它主要部件：Lithium batteries :鋰電池，儲存?zhèn)溆秒娫?。Panel unit :系統(tǒng)安全面板單元，處理所有影響安全與操作的信號。IO units :輸入輸出單元。（二）ABB 機器人的系統(tǒng)軟件Robot Ware 是 ABB 提供的機器人系列應(yīng)用軟件總稱。目前包括 Base Ware, Base Ware OptionProcess Ware, Desk Ware 與 Factory Ware 五個系列。1、S4 系統(tǒng)機器人:每臺機器人配有一張 IRB 盤，三張系統(tǒng)盤和若干張參數(shù)盤，其中IRB 盤為每臺機器人特有的，其它盤片只要版本相

10、同即可相互使用。根據(jù)機器人的工作性質(zhì)，每臺機器人可以另外增加應(yīng)用軟件選項盤。2、S4C 系統(tǒng)機器人:每臺機器人配有一張 Key 盤與一套系統(tǒng)盤，Key 盤為每臺機器人所有，其它盤片只要版本相同即可相互使用。3、S4C Plus 系統(tǒng)機器人:每臺機器人均配有一張系統(tǒng)光盤和一張 Key 盤或一組密碼，Key 盤和密碼為每臺機器人所有，系統(tǒng)光盤只要版本相同即可使用。系統(tǒng)光盤中包含機器人冷啟動軟件 Rob Install 與網(wǎng)絡(luò)通信軟件 FTP。四、工業(yè)生產(chǎn)中的坡口工序。坡口定義:根據(jù)設(shè)計或工藝需要，在焊件的待焊部位加工并裝配成的一定幾何形狀的溝槽，就叫坡口。坡口是主要為了焊接工件，保證焊接度,普通情

11、況下用機加工方法加工出的型面，要求不高時也可以氣割（如果是一類焊縫，需超聲波探傷的，則只能用機加工方法），但需清除氧化渣，根據(jù)需要，有型坡口，型坡口，型坡口等，但大多要求保留一定的鈍邊。（一）焊接坡口的基本形式：根據(jù)坡口的形狀，坡口分成 I 形(不開坡口)、V 形、Y 形、雙 Y 形、U 形、雙 U 形、單邊 V 形、雙單邊 Y 形、J 形等各種坡口形式。V 形和 Y 形坡口的加工和施焊方便(不必翻轉(zhuǎn)焊件)，但焊后容易產(chǎn)生角變形。第6頁共 16 頁河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文雙 Y 形坡口是在 V 形坡口的基礎(chǔ)上發(fā)展的。當(dāng)焊件厚度增大時，采用雙 Y 形代替 V 形坡口，在同樣厚度下，可減少焊縫

12、金屬量約 1/2，并且可對稱施焊，焊后的殘余變形較小。缺點是焊接過程中要翻轉(zhuǎn)焊件，在筒形焊件的內(nèi)部施焊，使勞動條件變差。U 形坡口的填充金屬量在焊件厚度相同的條件下比 V 形坡口小得多，但這種坡口的加工較復(fù)(二) 坡口的幾何尺寸：(1) 坡口面待焊件上的坡口表面叫坡口面。(2) 坡口面角度和坡口角度待加工坡口的端面與坡口面之間的夾角叫坡口面角度，兩坡口面之間的夾角叫坡口角度，（見圖）。(3) 根部間隙焊前在接頭根部之間預(yù)留的空隙叫根部間隙，（見圖）。其作用在于打底焊時能保證根部焊透。根部間隙又叫裝配間隙。(4) 鈍邊焊件開坡口時，沿焊件接頭坡口根部的端面直邊部分叫鈍邊，（見圖）。鈍邊的作用是防

13、止根部燒穿。(5) 根部半徑在 J 形、U 形坡口底部的圓角半徑叫根部半徑(見圖)。它的作用是增大坡口根部的空間，以便焊透根部。圖 4 幾種常見的坡口的形式及解釋五、ABB 機器人在坡口中的應(yīng)用。第7頁共 16 頁河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文傳統(tǒng)的坡口工序比較簡單只是由氣割槍由焊接工人自己進(jìn)行簡單的切割，沒有具體嚴(yán)格的要求,但是生產(chǎn)效率極低，為了生產(chǎn)工藝的完整性與合理性，慢慢的現(xiàn)在的大型機械企業(yè)把坡口單獨分離出來，進(jìn)行單獨的加工，作為焊接前的準(zhǔn)備工作?？墒侨绻\用小跑車似的原始的加工工具似乎又不能滿足所有的工業(yè)需求，更重要的是許多的鋼材工件加工形狀不是標(biāo)準(zhǔn)的，而是奇形怪狀的，因此，坡口機器人的

14、引入就更加需要，在這里我們談一下 ABB 等離子坡口機器人。首先坡口機器人在生產(chǎn)中只要編好程序可以加工各種工件,同時我們可以大批量的生產(chǎn)，不斷滿足焊接的需求。一般情況下我們可以把機械加工中的工件大致分為四種：（一） 直線型坡口也就是說工件所需加工的部分為直線，這樣的工件一般容易切削。編程比較簡單， 如果是小工件我們可以同時定位好，一次性連續(xù)切削多個工件，如果是大個的工件最好單個切削，以避免跑位。編輯直線型工件程序指令一般為：Movej* (機器人的原點位置)Movej* (機器人在空中一點，從原點到這一點的過程為軸坐標(biāo)形式)Movel*(機器人從上一點到這一點的過程為直線型坐標(biāo)形式)Arc l

15、 start *（ 起弧點，機器人從上一點到到起弧點過程為直線型形式） waittime0.5 （等待時間為 0.5 秒）Arc l *(直線切削過程中的一點)Arc l end *（切削完成進(jìn)行的收弧指令） Waittime2.0(等待時間為 2 秒)Move l *(機器人回原點過程中的一點) Move j *(機器人回到原點)第8頁共 16 頁河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（二）圓弧型坡口顧名思義，也就是說工件所需加工部分為圓弧。一般情況下可以分為大圓弧（圓弧大于 180 度）和小圓?。▓A弧小于180 度）。一般情況下小圓弧的程序容易編程，因為它機器人軸的變化不大，而大圓弧也就相對難編一些

16、。編輯圓弧型工件的程序指令為：Movej* (機器人的原點位置)Movej* (機器人在空中一點，從原點到這一點的過程為軸坐標(biāo)形式)Movel*(機器人在上一點到這一點的過程為直線型坐標(biāo)形式)Arc l start *（ 起弧點，機器人從上一點到到起弧點過程為直線型形式） waittime0.5 （等待時間為 0.5 秒）Arc c * *(c 為圓弧指令，從起弧點到這兩點之間為圓弧指令) Arc c end * *(機器人以圓弧指令進(jìn)行收弧)Waittime2.0(等待時間為 2 秒)Move l *(機器人回原點過程中的一點) Move j *(機器人回到原點)（三）圓型坡口也就是說工件所

17、需加工的部分為圓。這樣的工件與圓弧程序差不多但是因為圓的弧度為 360 度，所以編程時機器人六個軸的變化也最大，需要好好調(diào)整機器人的軸姿態(tài)，以免發(fā)生撞槍事故。一般情況下采用八點編圓，保證圓的軸變化幅度小于 90 度。編輯原型工件的程序指令為：Movej* (機器人的原點位置)Movej* (機器人在空中一點，從原點到這一點的過程為軸坐標(biāo)形式)Movel*(機器人在上一點到這一點的過程為直線型坐標(biāo)形式)Arc l start *（ 起弧點，機器人從上一點到到起弧點過程為直線型形式）wa ittime0.5 （等待時間為 0.5 秒）Arc c * *(c 為圓弧指令，從起弧點到這兩點之間為圓弧指

18、令) Arc c * *(圓的八個點中的兩點，切削過程為圓弧指令)Arc c * *(圓的八個點中的兩點，切削過程為圓弧指令) Arc c end * *(機器人以圓弧指令進(jìn)行收弧，圓切削完成)第9頁共 16 頁河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文Waittime2.0(等待時間為 2 秒)Move l *(機器人回原點過程中的一點) Move j *(機器人回到原點)（四） 復(fù)合型坡口這種工件所需加工的部分比較復(fù)雜，它是由兩種或者多種簡單型坡口組合而成，比如圓弧和直線型、直線型和圓型、直線型圓弧型和圓型總之只要掌握基本形狀的切削指令，只要將指令組合就行，需要具體情況具體分析。下圖為 ABB 等離子機

19、器人在坡口工作當(dāng)中：，圖 5 等離子坡口機器人在切削工作中六、ABB 機器人的保養(yǎng)維護(hù)及系統(tǒng)安全。在工業(yè)生產(chǎn)中機器與一樣都需要休息，當(dāng)然讓機器休息比不總是叫它停機休息，影響效率，但是必要的工作中的保養(yǎng)與維護(hù)是必須的，這樣才能保證我們切削出來的工件的質(zhì)量，同時可以盡量延長機器人的壽命。(一)時常更換易損件：為了保證切割出來的工件光亮我們需要時常的更換易損件，否則工件切出來不但不合格,還有可能損害機器人。下圖中為常見的需要時常更換的易損件。第10頁共 16 頁河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文圖 6等離子機器人易損件(二) 機器人本體：檢查動力電纜與通訊電纜。檢查各軸運動狀況。檢查各軸密封。 檢查機器人

20、零位。檢查機器人標(biāo)定數(shù)據(jù)。檢查機器人電池。(大于 7.2V) 檢查機器人各軸馬達(dá)與剎車。檢查機器人各軸電纜機器人各軸加潤滑油。(三)機器人控制柜：檢測控制柜溫度。檢查主機板、存儲板、計算板以及驅(qū)動板。檢查程序存儲電池。(大于 3.6V)檢查變壓器以及保險絲。檢查機器人三相電源。 檢查 I/O 板以及保險絲。檢查安全鏈。檢測示教板操作。檢查電扇及空調(diào)。檢測軟盤讀取口。(四) 其他：第11頁共 16 頁河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文清潔機器人。機器人軟件備份。檢查機器人工作位置?？傊还苁鞘裁礄C器，都需要保養(yǎng)與維護(hù)，只要做到了以上工作，我相信機器人的工作壽命肯定會長，能夠避免不必要的損壞，這樣才能夠

21、為社會創(chuàng)造更多的價值。（五）機器人的系統(tǒng)安全：由于機器人的系統(tǒng)復(fù)雜而且危險性大，對機器人的任何操作都必須注意安全，無論什么時候進(jìn)入機器人的工作范圍都可能導(dǎo)致嚴(yán)重傷害，所以只有經(jīng)過培訓(xùn)認(rèn)證的人員才可以進(jìn)入該區(qū)域。必要的安全守則必須遵守：萬一發(fā)生火災(zāi)請使用二氧化碳滅火器。急停開關(guān)（E-Stop）不允許被短接。機器人運動時任何人都不準(zhǔn)進(jìn)入它運動所及的范圍。在任何情況下都不要使用機器人原始啟動盤，用復(fù)制盤。機器人停機時，夾具上不應(yīng)置物，必須空機。機器人在發(fā)生意外或運行不正常情況下，均可使用 E-Stop 鍵，停止運行因為機器人在自動狀態(tài)下，即使運行速度非常低，它動量仍然很大，所以在進(jìn)行編程，測試及維修

22、等工作時，必須將機器人置于手動模式。氣路系統(tǒng)中的壓力可達(dá) 0.6Mpa,任何相關(guān)檢修都必須切斷氣源。在手動模式下調(diào)試機器人，如果不需要移動機器人時，必須及時釋放使能器（Enable Device）。測試人員進(jìn)入機器人工作范圍內(nèi)時，必須隨身攜帶示教器，以免他人誤操作。在得到停電通知時，要預(yù)先關(guān)斷機器人的主電源和氣源。突然停電時，要趕在來電之前預(yù)先關(guān)掉機器人的主電源開關(guān)，并及時取下夾具上的工件。維修人員必須管理好機器人的鑰匙，嚴(yán)禁非授權(quán)人員在手動模式下進(jìn)入機器人的軟件系統(tǒng)，隨意翻閱或修改程序及參數(shù)。只有我們自覺遵守安全手冊規(guī)則我們才能盡量避免事故的發(fā)生，減少人為的機器人的工人方面的損壞，保持一個良

23、好的生產(chǎn)環(huán)境。七、機器人的應(yīng)用前景。第12頁共 16 頁河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文圖 7ABB 機器人部新任全球總經(jīng)理 金思理ABB 機器人在工業(yè)中的生產(chǎn)變得越來越不可或缺，然而隨著時代的進(jìn)步，ABB 機器人的應(yīng)用不僅會是機械行業(yè)中，它還會應(yīng)用到其他方面，從機械生產(chǎn)到食品加工，甚至娛樂電影，都能看到 ABB 機器人的身影。然而，機器人在為生產(chǎn)帶來高效和穩(wěn)定的同時， 面臨的是全球裝機量僅約 100 萬臺的現(xiàn)實，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 500 萬臺的市場預(yù)期。對此，ABB 機器人總經(jīng)理金思理以 Iphone 為例，詮釋新產(chǎn)品和新技術(shù)被接受的過程。他說：“當(dāng)Iphone 一經(jīng)推出，預(yù)計會有 2%的狂熱擁護(hù)者立即

24、購入，隨著市場的普及，又有約 14% 的客戶相繼采納，而占據(jù)消費主體約 68%的實用主義者和保守主義者還有待開發(fā)。ABB 的機器人技術(shù)同樣如此?！睆?100 萬到 500 萬，如何彌補現(xiàn)實與理想的鴻溝？金思理給出的答案是向技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)創(chuàng)新邁進(jìn)，并從觀念上改變?nèi)藗儗C器人的固有看法，不斷開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域。技術(shù)與創(chuàng)新早已滲入 ABB 的血脈。自 2005 成立研發(fā)中心并開始機器人本土生產(chǎn)， ABB 每年都有新型機器人問世，研發(fā)的腳步從未停止過。對于機器人未來的發(fā)展趨勢， 金思理表示，小型機器人是今后發(fā)展的重點之一。 “讓使用更簡單”無疑是 ABB 機器人部關(guān)注的重點之一。為此，ABB 成為了全球首家推出機器人離線編程軟件Robot Studio 的企業(yè)。“許多客戶對如何使用機器人產(chǎn)品存在疑惑，借助