第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)應(yīng)用

1、工業(yè)機器人設(shè)計與應(yīng)用(Designing and using industrial robots)機電工程學(xué)院第第8章章 工業(yè)機器人系統(tǒng)工業(yè)機器人系統(tǒng) 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 8.1 生產(chǎn)中引入工業(yè)機器人系統(tǒng)的方法生產(chǎn)中引入工業(yè)機器人系統(tǒng)的方法 8.2 機械加工作業(yè)的機器人系統(tǒng)機械加工作業(yè)的機器人系統(tǒng) 8.3 裝配作業(yè)的機器人系統(tǒng)裝配作業(yè)的機器人系統(tǒng) 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng) 8.1 生產(chǎn)中引入工業(yè)機器人系統(tǒng)的方法生產(chǎn)中引入工業(yè)機器人系統(tǒng)的方法一、可行性分析一、可行性分析二、機器人工作站和生產(chǎn)線的詳細設(shè)計二、機器人工作站和生產(chǎn)線的詳細設(shè)計三、制造與試運行三、制造與試運行四、交

2、付使用四、交付使用 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)一一 、可行性分析、可行性分析1、技術(shù)上的可能性與先進性、技術(shù)上的可能性與先進性2、投資上的可能性和合理性、投資上的可能性和合理性3、工程實施過程中的可能性與可變、工程實施過程中的可能性與可變更性更性規(guī)劃初步的技術(shù)方案規(guī)劃初步的技術(shù)方案圖圖8-1 技術(shù)上的可能性技術(shù)上的可能性與先進性分析流程圖與先進性分析流程圖可行性調(diào)查可行性調(diào)查對方案進行先進性評估對方案進行先進性評估 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)二、機器人工作站和生產(chǎn)線的詳細設(shè)計二、機器人工作站和生產(chǎn)線的詳細設(shè)計1、規(guī)劃及系統(tǒng)設(shè)計、規(guī)劃及系統(tǒng)設(shè)計2、布局設(shè)計、布局設(shè)計3、擴大機器人應(yīng)用范圍輔助設(shè)備的選

3、用和設(shè)計、擴大機器人應(yīng)用范圍輔助設(shè)備的選用和設(shè)計4、配套和安全裝置的選用和設(shè)計、配套和安全裝置的選用和設(shè)計5、控制系統(tǒng)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計6、支持系統(tǒng)、支持系統(tǒng)7、工程施工設(shè)計、工程施工設(shè)計8、編制采購資料、編制采購資料 第7章 工業(yè)機器人系統(tǒng)三、制造與試運行三、制造與試運行1、制作準備、制作準備2、制作與采購、制作與采購3、安裝與試運行、安裝與試運行4、連續(xù)運轉(zhuǎn)、連續(xù)運轉(zhuǎn) 第7章 工業(yè)機器人系統(tǒng)四、交付使用四、交付使用1、運轉(zhuǎn)率檢查、運轉(zhuǎn)率檢查2、改進、改進3、評估、評估 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng) 8.2 機械加工作業(yè)的機器人系統(tǒng)機械加工作業(yè)的機器人系統(tǒng)一、概述一、概述二、軸類加工自動化系統(tǒng)

4、二、軸類加工自動化系統(tǒng)三、電動機軸加工生產(chǎn)線的自動化三、電動機軸加工生產(chǎn)線的自動化 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)一、概述一、概述機械加工的自動化生產(chǎn)分以下幾種情況：機械加工的自動化生產(chǎn)分以下幾種情況：(1) 自動裝卸專用機床的自動化自動裝卸專用機床的自動化(大批量加工大批量加工)。 (2) 用機器人的通用數(shù)控機床的自動化用機器人的通用數(shù)控機床的自動化(多品種、多品種、 中小批量生產(chǎn)中小批量生產(chǎn))。 (3) 用機器人的多臺專用機床或數(shù)控機床的自動化用機器人的多臺專用機床或數(shù)控機床的自動化(多品種、多品種、 中批量中批量的生產(chǎn)的生產(chǎn))。 (4) 由自動倉庫、搬運臺車、機器人等組成的機械加工工廠的無人

5、化由自動倉庫、搬運臺車、機器人等組成的機械加工工廠的無人化, 即柔性制造系統(tǒng)即柔性制造系統(tǒng)(FMS)(多品種、中批量生產(chǎn)多品種、中批量生產(chǎn))。 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)二、軸類加工自動化系統(tǒng)二、軸類加工自動化系統(tǒng)1) 基本事項基本事項加工軸類的基本事項如下加工軸類的基本事項如下: (1) 工件概況見圖工件概況見圖8-2, 工件的種類達工件的種類達10種種, 生產(chǎn)線適合每月固定產(chǎn)生產(chǎn)線適合每月固定產(chǎn)量的中批量生產(chǎn)。量的中批量生產(chǎn)。 圖圖 8-2 8-2 工件圖工件圖 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)(2) 有為了在加工中進行工件的熱處理有為了在加工中進行工件的熱處理,由生產(chǎn)線上取出工件和將工由生產(chǎn)線

6、上取出工件和將工件再一次放回到生產(chǎn)線上的情況件再一次放回到生產(chǎn)線上的情況; 也有從毛坯到成品也有從毛坯到成品, 生產(chǎn)線是連續(xù)生產(chǎn)線是連續(xù)的情況。的情況。(3) 通過通用機床和工業(yè)機器人的組合通過通用機床和工業(yè)機器人的組合, 可適應(yīng)多種工件的柔性。可適應(yīng)多種工件的柔性。 (4) 將已有的機床加以改造將已有的機床加以改造, 通過使用工業(yè)機器人通過使用工業(yè)機器人, 用較低的價格實用較低的價格實現(xiàn)自動化?，F(xiàn)自動化。 (5) 使用公司自制的工業(yè)機器人使用公司自制的工業(yè)機器人, 以實用為主以實用為主, 采用維護簡單的開關(guān)采用維護簡單的開關(guān)方式。方式。 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)2) 系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成組

7、成系統(tǒng)的主要機器說明如下組成系統(tǒng)的主要機器說明如下: (1) 機器人本體。該系統(tǒng)采用由壓縮空氣驅(qū)動機器人本體。該系統(tǒng)采用由壓縮空氣驅(qū)動, 機械止動定位的橋機械止動定位的橋式行走型雙臂工業(yè)機器人。式行走型雙臂工業(yè)機器人。 (2) 夾鉗。裝在機器人臂端的夾鉗是由兩根手指一副的手爪共兩夾鉗。裝在機器人臂端的夾鉗是由兩根手指一副的手爪共兩套組成套組成, 能分別做左右運動能分別做左右運動, 通常采用的是能同心地夾住不同直徑零件通常采用的是能同心地夾住不同直徑零件的定心式夾鉗。的定心式夾鉗。 (3) 腕。腕。 該腕有左右滑動該腕有左右滑動(S軸軸)和把工件翻轉(zhuǎn)的功能和把工件翻轉(zhuǎn)的功能(軸軸)。(4) 毛坯

8、供給裝置。在圖毛坯供給裝置。在圖8-3所示的雙面加工機床后面的毛坯供給所示的雙面加工機床后面的毛坯供給裝置上裝夾毛坯。裝置上裝夾毛坯。 在此在此, 使用專用運載小車。使用專用運載小車。 在毛坯切斷加工時在毛坯切斷加工時, 把把裝在小車里的毛坯用叉車按原樣安裝到機床上裝在小車里的毛坯用叉車按原樣安裝到機床上, 而后和機床同步而后和機床同步, 按順按順序自動送到生產(chǎn)線上。序自動送到生產(chǎn)線上。 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng) (5) 中間工位中間工位(圖圖8-3中的中的S2S9)。 在各機床間設(shè)置下列中間工位在各機床間設(shè)置下列中間工位: S2: 兩端加工后校正中心孔兩端加工后校正中心孔; S5、S6:

9、在生產(chǎn)線中間取出工件作熱處理在生產(chǎn)線中間取出工件作熱處理, 取出時用滑槽輸送機取出時用滑槽輸送機, 放放回用斜槽輸送機回用斜槽輸送機; S9: 送至磨床和把成品送出加工生產(chǎn)線送至磨床和把成品送出加工生產(chǎn)線, 兼用一臺斜槽輸送機兼用一臺斜槽輸送機; S4、S6、S7: 更換工件的夾鉗和機械發(fā)生故障時更換工件的夾鉗和機械發(fā)生故障時, 將其送出生產(chǎn)線。將其送出生產(chǎn)線。 (6) 控制裝置。采用觸點式指令序列控制控制裝置。采用觸點式指令序列控制, 操作順序采用盒式程序接插操作順序采用盒式程序接插件確定。可以簡單地通過變換接插件來更換程序。件確定?？梢院唵蔚赝ㄟ^變換接插件來更換程序。 圖圖 8-3 系統(tǒng)布

10、置圖系統(tǒng)布置圖 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)3) 自動化后的效果自動化后的效果經(jīng)過自動化后經(jīng)過自動化后, 可取得如下效果可取得如下效果: (1) 5個人的工作由個人的工作由1個人承擔(dān)個人承擔(dān); (2) 減少了半成品減少了半成品; (3) 生產(chǎn)量成倍增加。生產(chǎn)量成倍增加。 除此之外除此之外, 用機械搬運質(zhì)量為用機械搬運質(zhì)量為2030 kg的工件也比較安全。的工件也比較安全。 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)三、三、 電動機軸加工生產(chǎn)線的自動化電動機軸加工生產(chǎn)線的自動化1) 基本事項基本事項人工作業(yè)的平面布置如圖人工作業(yè)的平面布置如圖8-4所示。所示。 該生產(chǎn)線自動化的基本要該生產(chǎn)線自動化的基本要求如下：

11、求如下：圖圖 8-4 人工作業(yè)時的平面布置人工作業(yè)時的平面布置 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng) (1) 成為全自動化的流水生產(chǎn)成為全自動化的流水生產(chǎn); (2) 加工工件質(zhì)量在加工工件質(zhì)量在2 kg以下以下, 16個品種個品種; (3) 在本生產(chǎn)線中僅配備在本生產(chǎn)線中僅配備1名監(jiān)視員兼毛坯供應(yīng)員名監(jiān)視員兼毛坯供應(yīng)員; (4) 有效利用空間有效利用空間, 以適用于以搬運式工業(yè)機器人為主體的生產(chǎn)線以適用于以搬運式工業(yè)機器人為主體的生產(chǎn)線; (5) 多品種、小批量生產(chǎn)方式要求生產(chǎn)線具有柔性多品種、小批量生產(chǎn)方式要求生產(chǎn)線具有柔性, 在這種情況下在這種情況下, 可用工可用工業(yè)機器人和外圍設(shè)備的組合業(yè)機器人和

12、外圍設(shè)備的組合; (6) 除機床的刀具調(diào)整和更換以外除機床的刀具調(diào)整和更換以外, 沒有其它機械更換作業(yè)；沒有其它機械更換作業(yè)；(7) 工業(yè)機器人和外圍設(shè)備程序的更換工業(yè)機器人和外圍設(shè)備程序的更換, 可通過調(diào)整選擇開關(guān)自動進行可通過調(diào)整選擇開關(guān)自動進行; (8) 為了解決各機床刀具調(diào)整與更換的周期長短不一的問題為了解決各機床刀具調(diào)整與更換的周期長短不一的問題, 在機床之間應(yīng)在機床之間應(yīng)有儲存零件的設(shè)備。有儲存零件的設(shè)備。 (9) 毛坯的供給方式為分批式。毛坯的供給方式為分批式。(10) 自動流向最后的裝配工序。自動流向最后的裝配工序。 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)2) 系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成圖圖8-

13、5為電動機軸加工自動生產(chǎn)線的總圖。為電動機軸加工自動生產(chǎn)線的總圖。 下面說明組成該自動下面說明組成該自動生產(chǎn)線的主要裝置。生產(chǎn)線的主要裝置。 圖圖 8-5 電動機軸自動加工生產(chǎn)線總圖電動機軸自動加工生產(chǎn)線總圖 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)工業(yè)機器人本體工業(yè)機器人本體毛坯供給裝置毛坯供給裝置工序間搬運用輸送機工序間搬運用輸送機搬入用交接裝置搬入用交接裝置搬出用交接裝置搬出用交接裝置檢測裝置檢測裝置搬出裝置搬出裝置該自動生產(chǎn)線的主要裝置：該自動生產(chǎn)線的主要裝置： 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng) 8.3 裝配作業(yè)的機器人系統(tǒng)裝配作業(yè)的機器人系統(tǒng) 裝配作業(yè)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位。裝配作業(yè)在現(xiàn)代工

14、業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位。下面以吊扇電機自動裝配作業(yè)系統(tǒng)為例下面以吊扇電機自動裝配作業(yè)系統(tǒng)為例, 說明設(shè)計裝配說明設(shè)計裝配機器人系統(tǒng)時應(yīng)考慮的主要問題。機器人系統(tǒng)時應(yīng)考慮的主要問題。 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)一、吊扇電機自動裝配作業(yè)系統(tǒng)一、吊扇電機自動裝配作業(yè)系統(tǒng)1、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖 8-6 吊扇電機結(jié)構(gòu)吊扇電機結(jié)構(gòu) 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)圖圖 8-7 裝配系統(tǒng)平面布置圖裝配系統(tǒng)平面布置圖 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)2、 裝配機器人的選型裝配機器人的選型 (1) 型號的選擇型號的選擇。裝配系統(tǒng)使用機器人進行裝配作業(yè)。裝配系統(tǒng)使用機器人進行裝配作業(yè), 能充分發(fā)能充分發(fā)揮機器人所具有

15、的多種功能來完成下面的操作揮機器人所具有的多種功能來完成下面的操作: 利用機器人的堆垛功能利用機器人的堆垛功能, 實現(xiàn)對零件的順序抓取實現(xiàn)對零件的順序抓取, 并運送到裝并運送到裝配位置。配位置。 配合使用柔順定心裝置配合使用柔順定心裝置, 實現(xiàn)零件在裝配位置上的自動定心和實現(xiàn)零件在裝配位置上的自動定心和插入。插入。 利用機器人及其控制器利用機器人及其控制器, 配合光電檢測裝置和識別微處理器配合光電檢測裝置和識別微處理器, 實現(xiàn)螺孔的識別和定向。實現(xiàn)螺孔的識別和定向。 利用機器人的示教功能利用機器人的示教功能, 簡化設(shè)備安裝調(diào)試工作。簡化設(shè)備安裝調(diào)試工作。 使裝配系統(tǒng)容易適應(yīng)產(chǎn)品規(guī)格的變化使裝配

16、系統(tǒng)容易適應(yīng)產(chǎn)品規(guī)格的變化, 具有更大的柔性。具有更大的柔性。 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)(2) 規(guī)格確定規(guī)格確定 行程行程: 分別選擇行程為分別選擇行程為100 mm和和200 mm兩種規(guī)格的機器人。兩種規(guī)格的機器人。 速度速度: 兩種型號的機器人都選擇高速型。其中兩種型號的機器人都選擇高速型。其中, SCARA型機器型機器人的大臂和小臂的綜合速度為人的大臂和小臂的綜合速度為5.2 m/s;Z軸的垂直運動速度為軸的垂直運動速度為0.6 m/s; 直直角坐標機器人的平面運動速度為角坐標機器人的平面運動速度為1.5 m/s, 垂直運動速度為垂直運動速度為0.25 m/s。 承載能力承載能力: 選

17、用承載能力為選用承載能力為5 kg的機器人。的機器人。 重復(fù)定位精度重復(fù)定位精度: 選擇選擇SCARA型機器人的重復(fù)定位精度為型機器人的重復(fù)定位精度為0.05 mm, 直角坐標機器人的重復(fù)定位精度為直角坐標機器人的重復(fù)定位精度為0.02 mm。 生產(chǎn)廠家及機器人型號的選定生產(chǎn)廠家及機器人型號的選定: 選用日本索尼公司的產(chǎn)品選用日本索尼公司的產(chǎn)品, 型號型號分別為分別為SRX-3CH和和SRX-3XB。 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng) 二、裝配系統(tǒng)的外圍設(shè)備二、裝配系統(tǒng)的外圍設(shè)備1、 形狀記憶合金軸承夾持器形狀記憶合金軸承夾持器圖 8-8 SMA軸承夾持器 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)2、 軸承送料機軸承送料機圖圖 8-9 軸承送料機軸承送料機 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)3、 上蓋送料機上蓋送料機圖圖 8-10 上蓋送料機上蓋送料機 第8章 工業(yè)機器人系統(tǒng)系統(tǒng)4、 定子送料機定子送料機圖圖 8-11 定子送料機定子送料機 第8章