單元一工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的認(rèn)識

單元一工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的認(rèn)識第1頁/共33頁工作任務(wù)描述:通過機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站布置圖，認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站。學(xué)習(xí)目標(biāo):通過本任務(wù)學(xué)習(xí)，應(yīng)能：1.了解工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成與特點(diǎn)。2.熟悉工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站外圍系統(tǒng)的作用。3.熟悉工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的工作過程。第2頁/共33頁知識準(zhǔn)備

工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站由機(jī)器人上下料工作站、機(jī)器人裝配工作站組成，二個(gè)工作站由工件輸送線相連接。整體布置如圖所示。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線工作站整體布置圖第3頁/共33頁知識準(zhǔn)備1．工業(yè)機(jī)器人上下料工作站的組成

工業(yè)機(jī)器人上下料工作站由上下料機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、PLC控制柜、輸送線、等組成。

(1)數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床如圖所示。數(shù)控機(jī)床的任務(wù)是對工件進(jìn)行加工，而工件的上下料則由工業(yè)機(jī)器人完成。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成數(shù)控機(jī)床第4頁/共33頁知識準(zhǔn)備1．工業(yè)機(jī)器人上下料工作站的組成

(2)工業(yè)機(jī)器人及控制柜數(shù)控機(jī)床加工的工件為圓柱體，重量≤1Kg，機(jī)器人動(dòng)作作范圍≤1300，故機(jī)床上下料機(jī)器人選用的是安川MH6機(jī)器人，機(jī)器人如圖所示。

末端執(zhí)行器采用氣動(dòng)機(jī)械式二指單關(guān)節(jié)手爪夾持工件，控制手爪動(dòng)作的電磁閥安裝在MH6機(jī)器人本體上。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成安川MH6機(jī)器人

第5頁/共33頁知識準(zhǔn)備1．工業(yè)機(jī)器人上下料工作站的組成

機(jī)器人控制系統(tǒng)為安川DX100以及示教編程器。工業(yè)機(jī)器人控制柜及示教器如圖所示。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成DX100控制柜及示教編程器第6頁/共33頁知識準(zhǔn)備1．工業(yè)機(jī)器人上下料工作站的組成

(3)PLC控制系統(tǒng)PLC控制柜用來安裝斷路器、PLC、開關(guān)電源、中間繼電器、變壓器等元件器。PLC為OMRON公司NJ301-1100控制器，上下料機(jī)器人的啟動(dòng)與停止、輸送線的運(yùn)行等，均由其控制。PLC控制柜內(nèi)部圖如圖所示。

一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成PLC控制柜內(nèi)部圖第7頁/共33頁知識準(zhǔn)備1．工業(yè)機(jī)器人上下料工作站的組成

(4)上下料輸送線上下料輸送線的功能是將載有待加工工件的托盤輸送到上料工位，機(jī)器人將工件搬運(yùn)至CNC機(jī)床進(jìn)行加工，再將加工完成的工件搬運(yùn)到托盤上，由輸送線將加工完成的工件輸送到裝配工作站進(jìn)行裝配。上下料輸送線如圖4-6所示。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成上下料輸送線第8頁/共33頁知識準(zhǔn)備1．工業(yè)機(jī)器人上下料工作站的組成

上下料輸送線由工件上下料輸送線1、工件上下料輸送線2、工件上下料輸送線3等3節(jié)輸送線組成。1)工件上下料輸送線1工件上下料輸送線1如圖所示。由直流減速電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳送滾筒、托盤檢測光電傳感等組成。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成工件上下料輸送線1第9頁/共33頁知識準(zhǔn)備1．工業(yè)機(jī)器人上下料工作站的組成

2)工件上下料輸送線2工件上下料輸送線2如圖所示。由伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、平皮帶、托盤檢測光電傳感器、阻擋電磁鐵等組成。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成工件上下料輸送線2第10頁/共33頁知識準(zhǔn)備1．工業(yè)機(jī)器人上下料工作站的組成

3)工件上下料輸送線3工件上下料輸送線3如圖所示。由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、平皮帶等組成，工件上料輸送線3與工件上料輸送線2通過皮帶輪連接，由同一臺伺服電機(jī)拖動(dòng)。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成工件上下料輸送線3第11頁/共33頁知識準(zhǔn)備1．工業(yè)機(jī)器人上下料工作站的組成

4)上下料輸送線工作過程當(dāng)空托盤放置在輸送線的起始位置（托盤位置1）時(shí)，托盤檢測光電傳感器檢測到托盤，啟動(dòng)直流減速電機(jī)和伺服電機(jī)，3節(jié)輸送線同時(shí)運(yùn)行，將托盤向工件上料位置“托盤位置2”處輸送。當(dāng)空托盤達(dá)到上料位置（托盤位置2）時(shí)，被阻擋電磁鐵擋住，同時(shí)托盤檢測光電傳感器檢測到托盤，直流電機(jī)與伺服電機(jī)停止。等待機(jī)器人將工件搬運(yùn)至CNC機(jī)床進(jìn)行加工，再將加工完成的工件搬運(yùn)到托盤上。當(dāng)機(jī)器人將工件搬運(yùn)到托盤上后，電磁鐵得電，擋鐵縮回，伺服電機(jī)啟動(dòng)，工件上下料輸送線2和工件上下料輸送線3運(yùn)行，將裝有工件的托盤向裝配工作站輸送。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成第12頁/共33頁知識準(zhǔn)備1．工業(yè)機(jī)器人上下料工作站的組成

上下料輸送線工作過程流程圖如圖所示一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成上下料輸送線工作過程流程圖第13頁/共33頁知識準(zhǔn)備2．工業(yè)機(jī)器人裝配工作站的組成

工業(yè)機(jī)器人裝配工作站由裝配機(jī)器人、PLC控制柜、輸送線、成品立體倉庫等組成。

(1)工業(yè)機(jī)器人及控制柜裝配工作站機(jī)器人的工作任務(wù)是對正品進(jìn)行零件裝配，并存儲到倉庫單元，把廢品直接搬運(yùn)到廢品箱。與上下料工作站機(jī)器人系統(tǒng)相同，選用的也是安川MH6機(jī)器人和DX100控制柜；裝配機(jī)器人所夾取的工件與零件都是圓柱體，所以末端執(zhí)行器與上下料機(jī)器人的末端執(zhí)行器也相同。

一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成第14頁/共33頁知識準(zhǔn)備2．工業(yè)機(jī)器人裝配工作站的組成

(2)PLC控制系統(tǒng)PLC控制柜用來安裝斷路器、PLC、開關(guān)電源、中間繼電器、變壓器等元件器。其中PLC是機(jī)器人裝配工作站的控制核心。裝配機(jī)器人的啟動(dòng)與停止、輸送線的運(yùn)行等，均由PLC實(shí)現(xiàn)。PLC控制柜內(nèi)部圖如圖所示一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成

PLC控制柜內(nèi)部圖

第15頁/共33頁知識準(zhǔn)備2．工業(yè)機(jī)器人裝配工作站的組成

(3)裝配輸送線裝配輸送線的功能是將上下料工作站輸送過來的工件，輸送到裝配工位以便機(jī)器人進(jìn)行裝配與分揀。裝配輸送線如圖所示。

一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成裝配輸送線第16頁/共33頁知識準(zhǔn)備2．工業(yè)機(jī)器人裝配工作站的組成

1)裝配輸送線的組成裝配輸送線由3節(jié)輸送線拼接而成，分別由3臺伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，如圖所示。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成裝配輸送線第17頁/共33頁知識準(zhǔn)備2．工業(yè)機(jī)器人裝配工作站的組成

2)裝配輸送線工作過程裝配工作站系統(tǒng)啟動(dòng)后，伺服電機(jī)1、2、3啟動(dòng)，三節(jié)輸送線同時(shí)運(yùn)行，輸送裝有工件的托盤。在第一節(jié)輸送線的正上方裝有機(jī)器視覺系統(tǒng)，托盤上的工件經(jīng)過視覺檢測區(qū)域時(shí)，進(jìn)行拍照、分析，判斷工件的加工尺寸是否符合要求，并把檢測的結(jié)果通過通訊的方式反饋給PLC，PLC再將結(jié)果反饋給機(jī)器人。當(dāng)托盤輸送到第二節(jié)輸送線的工件裝配處，被電磁鐵阻擋定位，光電傳感器檢測到托盤，伺服電機(jī)2停止。若工件是正品，機(jī)器人去零件庫將零件搬運(yùn)到托盤處，與工件進(jìn)行裝配。裝配完成后，再將裝配完成的成品搬運(yùn)行到成品倉庫中。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成第18頁/共33頁知識準(zhǔn)備2．工業(yè)機(jī)器人裝配工作站的組成

若工件是廢品，機(jī)器人直接去托盤處把廢品搬運(yùn)到廢品區(qū)。機(jī)器人搬運(yùn)完成后，阻擋電磁鐵得電，解除對托盤的阻擋，伺服電機(jī)2啟動(dòng)，托盤離開后電磁鐵復(fù)位。當(dāng)空托盤輸送到第三節(jié)輸送線的末端時(shí)，被阻擋塊阻擋，同時(shí)光電傳感器檢測到托盤，伺服電機(jī)3停止。取走托盤，伺服電機(jī)3重新啟動(dòng)。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成第19頁/共33頁知識準(zhǔn)備2．工業(yè)機(jī)器人裝配工作站的組成

裝配輸送線的工作過程流程圖如圖所示。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成第20頁/共33頁知識準(zhǔn)備2．工業(yè)機(jī)器人裝配工作站的組成

(4)機(jī)器視覺系統(tǒng)機(jī)器視覺系統(tǒng)用于工件尺寸的在線檢測，機(jī)器人根據(jù)檢測結(jié)果，對工件進(jìn)行處理。機(jī)器視覺系統(tǒng)選用歐姆龍機(jī)器視覺，由視覺控制器、彩色相機(jī)、鏡頭、LED光源、光源電源、相機(jī)線纜、24V開關(guān)電源、電腦顯示器等組成，如圖所示。

機(jī)器視覺系統(tǒng)安裝在第一節(jié)裝配輸送線旁，鏡頭正對輸送線中央，托盤上的工件經(jīng)過視覺檢測區(qū)域時(shí)，進(jìn)行拍照、分析，判斷工件的加工尺寸是否符合要求，并把檢測的結(jié)果通過通訊的方式反饋給PLC，PLC再將結(jié)果反饋給機(jī)器人，由機(jī)器人對工件進(jìn)行處理。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成第21頁/共33頁知識準(zhǔn)備2．工業(yè)機(jī)器人裝配工作站的組成

一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成機(jī)器視覺系統(tǒng)第22頁/共33頁知識準(zhǔn)備2．工業(yè)機(jī)器人裝配工作站的組成

(5)工件立體倉庫工件立體倉庫用于存放待加工工件，立體倉庫分兩層四列共8個(gè)存儲單元，編號分別為1-8，每個(gè)存儲單元配置一個(gè)光電傳感器用于檢測工件的有無。工件立體倉庫如圖所示。

立體倉庫的8個(gè)存儲單元，編號分別為1-8，其排列順序如圖所示。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成工件立體倉庫工件立體倉庫的編號第23頁/共33頁知識準(zhǔn)備3．自動(dòng)生產(chǎn)線工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器采用氣動(dòng)機(jī)械式二指單關(guān)節(jié)手爪，工件及氣爪如圖所示一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成a）工件

b）氣爪工件及氣爪第24頁/共33頁知識準(zhǔn)備3．自動(dòng)生產(chǎn)線工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器

(1)氣爪工作原理氣爪利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)手爪抓取、松開工件。氣爪通常有Y型、180℃、平行式、大口徑式、三爪式等類型,如圖所示。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成Y型180℃平行式大口徑三爪式氣爪的類型第25頁/共33頁知識準(zhǔn)備3．自動(dòng)生產(chǎn)線工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器氣爪的工作原理如圖所示。氣缸4中壓縮空氣推動(dòng)活塞桿3使轉(zhuǎn)臂2運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)爪鉗1平行地快速開合。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成a）松開狀態(tài)b）夾緊狀態(tài)氣動(dòng)手爪工作原理1-爪鉗2-轉(zhuǎn)臂3-活塞桿4-氣缸第26頁/共33頁知識準(zhǔn)備3．自動(dòng)生產(chǎn)線工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器(2)氣爪的選擇選擇氣爪要考慮夾取對象的形狀與重量，根據(jù)夾取對象的形狀和重量來選擇確認(rèn)氣爪的開閉行程和把持力。上下料機(jī)器人與裝配機(jī)器人的末端執(zhí)行器選用的是氣立可HDS-20-Y型氣動(dòng)手爪，其技術(shù)參數(shù)見表。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成動(dòng)作形式復(fù)動(dòng)式缸徑20mm開閉角度-10o～+30o把持力Kgf（N）開2.3（23）閉3.5（34）使用壓力范圍Kgf/cm2（Kpa）1.5～7.0（150～700）HDS-20氣爪技術(shù)參數(shù)第27頁/共33頁知識準(zhǔn)備3．自動(dòng)生產(chǎn)線工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器(3)氣動(dòng)控制回路考慮到失電安全，失電后夾緊的工件不會(huì)掉落，電磁閥采用雙電控。末端執(zhí)行器氣動(dòng)控制回路如圖所示。氣動(dòng)控制回路工作原理：當(dāng)YV1電磁閥線圈得電時(shí)，氣爪收縮，夾緊工件；YV2電磁閥線圈得電時(shí)，氣爪松開，釋放工件；當(dāng)YV1、YV2電磁閥線圈都不得電時(shí)，氣爪保持原來的狀態(tài)。電磁閥不能同時(shí)得電。一、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的組成末端執(zhí)行器氣動(dòng)控制回路第28頁/共33頁知識準(zhǔn)備1．上下料工作站的工作過程(1)當(dāng)載有待加工工件的托盤輸送到上料位置后，機(jī)器人將工件搬運(yùn)到數(shù)控機(jī)床的加工臺上。(2)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。(3)加工完成，機(jī)器人將工件搬運(yùn)到輸送線上料位置的托盤上。(4)上料輸送線將載有已加工工件的托盤向裝配工作站輸送。二、自動(dòng)生產(chǎn)線工作站的工作過程第29頁/共33頁知識準(zhǔn)備2．裝配工作站的工作過程(1)當(dāng)上下料輸送線將工件輸送到裝配輸送線上，裝配輸送線繼續(xù)將工件向裝配工位輸送。(2)當(dāng)工件經(jīng)過機(jī)器視覺檢測區(qū)域時(shí)，機(jī)器視覺對工件進(jìn)行拍照檢查，并把檢測的結(jié)果通