工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用案例教程 課件 項(xiàng)目5-8 焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)-裝配應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)

工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工藝教程Industrialrobotapplicationprocesscourse項(xiàng)目五焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目五焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目導(dǎo)讀焊接機(jī)器人在各國(guó)機(jī)器人應(yīng)用比例中占總數(shù)的40%~60%，廣泛應(yīng)用于汽車、土木建筑、航天、船舶、機(jī)械加工、電子電氣等相關(guān)領(lǐng)域。項(xiàng)目五焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.了解焊接機(jī)器人的分類及特點(diǎn)；2.掌握焊接機(jī)器人的系統(tǒng)組成及其功能；3.掌握焊接機(jī)器人的工藝流程特點(diǎn)及步驟；4.掌握焊接機(jī)器人工作環(huán)節(jié)的基本設(shè)計(jì)方法；5.拓展焊接機(jī)器人工作環(huán)節(jié)中的相關(guān)工藝知識(shí)。1.通過(guò)焊接機(jī)器人系統(tǒng)的工藝流程、特點(diǎn)及步驟的學(xué)習(xí)，掌握科學(xué)規(guī)范的方法和步驟的能力2.通過(guò)對(duì)焊接工作站的分析設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力3.在應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)過(guò)程中掌握合理利用與支配各類資源的能力4.通過(guò)拓展焊接機(jī)器人系統(tǒng)中的相關(guān)工藝知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息并利用信息的能力5.通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，強(qiáng)化自我認(rèn)知、自主學(xué)習(xí)的能力1.在小組合作學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)2.通過(guò)設(shè)計(jì)焊接工作站，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和縝密的科學(xué)思維方式3.通過(guò)焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)的學(xué)習(xí)建立嚴(yán)格良好的職業(yè)習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度4.通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、精益求精的工匠精神任務(wù)一焊接機(jī)器人介紹工作任務(wù)通過(guò)對(duì)焊接機(jī)器人的學(xué)習(xí)，了解焊接機(jī)器人的分類、特點(diǎn)、系統(tǒng)組成及功能等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，并能自主介紹焊接機(jī)器人系統(tǒng)。任務(wù)一焊接機(jī)器人介紹一、焊接機(jī)器人的分類及特點(diǎn)按焊接工藝的不同，焊接機(jī)器人主要分三類：點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人和激光焊接機(jī)器人，本章內(nèi)容將詳細(xì)介紹弧焊機(jī)器人。（a）點(diǎn)焊機(jī)器人

（b）弧焊機(jī)器人

（c）激光焊接機(jī)器人圖5-2焊接機(jī)器人分類項(xiàng)目五焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)（1）點(diǎn)焊機(jī)器人點(diǎn)焊機(jī)器人是用于自動(dòng)點(diǎn)焊作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，其末端執(zhí)行器為焊鉗。在機(jī)器人焊接領(lǐng)域中，最早出現(xiàn)的便是點(diǎn)焊機(jī)器人，用于汽車裝配生產(chǎn)線上的電阻點(diǎn)焊。圖5-3點(diǎn)焊機(jī)器人應(yīng)用項(xiàng)目五焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)（2）弧焊機(jī)器人弧焊機(jī)器人是指用于自動(dòng)弧焊作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，其末端執(zhí)行器是弧焊作業(yè)用的各種焊槍。圖5-4弧焊機(jī)器人弧焊作業(yè)項(xiàng)目五焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)（3）激光焊接機(jī)器人激光焊接機(jī)器人是指用于激光焊接自動(dòng)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)更加柔性的激光焊接作業(yè)，其末端執(zhí)行器是激光加工頭。圖5-5激光焊接機(jī)器人焊接作業(yè)項(xiàng)目五焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)激光焊接的特點(diǎn)：焦點(diǎn)光斑小，功率密度高，能焊接高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度的合金材料。無(wú)需電極，沒(méi)有電極污染或受損的顧慮。屬于非接觸式焊接，極大地降低機(jī)具的耗損及變形。焊接速度快，功效高，可進(jìn)行任何復(fù)雜形狀的焊接，且可焊材質(zhì)種類范圍大。熱影響區(qū)小，材料變形小，無(wú)需后續(xù)工序。不受磁場(chǎng)影響，能精確對(duì)準(zhǔn)焊件。焊件位置需非常精確，務(wù)必在激光束的聚焦范圍內(nèi)。高反射性及高導(dǎo)熱性材料，如鋁、銅及其合金等，焊接性會(huì)受激光所改變。項(xiàng)目五焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)利用機(jī)器人焊接具有以下特點(diǎn)：（1）機(jī)器人能適應(yīng)產(chǎn)品多樣化、柔性化的特點(diǎn)（2）使用機(jī)器人焊接，可提高產(chǎn)品質(zhì)量。(3）使用機(jī)器人焊接可提高生產(chǎn)率。（4）能夠在有害、惡劣的環(huán)境下作業(yè)，改善工人勞動(dòng)條件。（5）降低對(duì)工人操作技術(shù)的要求，且可以進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，生產(chǎn)效率高。（6）可實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動(dòng)化生產(chǎn)。（7）能夠縮短產(chǎn)品更新?lián)Q代的準(zhǔn)備周期，減少相應(yīng)的設(shè)備投資，提高企業(yè)利潤(rùn)。項(xiàng)目五焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)

二、焊接機(jī)器人的系統(tǒng)組成①-操作機(jī)；②-控制器；③-示教器；④-送絲機(jī)；⑤-焊槍；⑥-變位機(jī)；⑦-供電及控制電纜；⑧-弧焊電源；⑨-保護(hù)氣瓶總成；⑩-焊絲桶；?-保護(hù)氣軟管；?-焊絲盤(pán)架圖5-5

弧焊機(jī)器人系統(tǒng)組成項(xiàng)目五焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)

弧焊作業(yè)系統(tǒng)

弧焊作業(yè)系統(tǒng)主要由焊槍、弧焊電源、送絲機(jī)、保護(hù)氣氣瓶總成和焊絲盤(pán)架（焊絲桶）組成。（1）焊槍焊槍是指在弧焊過(guò)程中執(zhí)行焊接操作的部件。它與送絲機(jī)連接，通過(guò)接通開(kāi)關(guān)，將弧焊電源的大電流產(chǎn)生的熱量聚集在末端來(lái)熔化焊絲，而熔化的焊絲滲透到需要焊接的部位，冷卻后，被焊接的工件牢固地連接在一起。①-噴嘴;②-導(dǎo)電嘴;③-氣體分流器;④-噴嘴接頭（焊鉗)；⑤-槍管圖5-6

焊槍的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目五焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)（2）弧焊電源弧焊電源是用來(lái)對(duì)焊接電弧提供電能的一種專用設(shè)備，孤焊電源的負(fù)載是電弧，它必須具有弧焊工藝所要求的電氣性能，如合適的空載電壓、一定形狀的外特性、良好的動(dòng)態(tài)特性和靈活的調(diào)節(jié)特性等。圖5-8

弧焊電源項(xiàng)目五焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)(3)送絲機(jī)送絲機(jī)是為焊槍自動(dòng)輸送焊絲的裝置，一般安裝在機(jī)器人第3軸上，由送絲電動(dòng)機(jī)、加壓控制柄、送絲滾輪、送絲導(dǎo)向管接頭、加壓滾輪等組成，如圖5-9所示。圖5-9

送絲機(jī)的組成項(xiàng)目五焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)(4)焊絲盤(pán)架焊絲盤(pán)架可裝在機(jī)器人第1軸上,也可放置在地面上。焊絲盤(pán)架用于固定焊絲盤(pán)，如圖5-10所示。項(xiàng)目五焊接應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)

做一做

簡(jiǎn)述焊接機(jī)器人的分類及特點(diǎn)。任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例

工作任務(wù)

以案例為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)焊接工作站：（1）能自主選擇正確的工藝流程并能設(shè)計(jì)工藝步驟；（2）根據(jù)工藝步驟，進(jìn)行機(jī)器人示教編程；（3）嘗試個(gè)人或小組建立焊接機(jī)器人工作站并記錄所選用的設(shè)備及具體參數(shù)。一、案例背景

占有重要地位的領(lǐng)域：汽車制造、工程機(jī)械、摩托車等行業(yè)；

對(duì)人體會(huì)造成的傷害：電弧、火花及煙霧等；

焊接制造工藝的要求：復(fù)雜性、勞動(dòng)強(qiáng)度、產(chǎn)品質(zhì)量、批量等。

焊接機(jī)器人是焊接自動(dòng)化的革命性進(jìn)步，它突破了焊接剛性自動(dòng)化的傳統(tǒng)方式，開(kāi)拓了一種柔性自動(dòng)化生產(chǎn)方式。任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例

二、案例介紹任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖5-11焊接工作站焊接機(jī)器人可以完成半成品金屬件的焊接加工，焊接機(jī)器人與其他系統(tǒng)配合協(xié)作完成工作任務(wù)。

三、案例學(xué)習(xí)要點(diǎn)

1.注意系統(tǒng)參數(shù)配置的合理性；

2.焊接工藝相對(duì)復(fù)雜，注意各系統(tǒng)之間的銜接與配合；

3.注意焊接單元各個(gè)模塊之間的完整性與結(jié)構(gòu)性，保證系統(tǒng)運(yùn)行的合理與流暢。任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例四、案例工藝流程任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例

從宏觀需求角度，實(shí)戰(zhàn)案例的工藝流程設(shè)計(jì)以串行方式實(shí)現(xiàn)具體的工藝流程設(shè)計(jì)，如圖5-12所示：圖5-12

案例工藝流程圖五、案例設(shè)備參數(shù)

本案例中涉及的設(shè)備型號(hào)及參數(shù)見(jiàn)表5-1焊接工作站案例設(shè)備參數(shù)：任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例表5-1焊接工作站案例設(shè)備參數(shù)設(shè)備名稱型號(hào)品牌設(shè)備參數(shù)機(jī)器人ABB：IRB1410-5/1.44ABB臂展：1.44m負(fù)載：5kgPLC控制器S7-1214C西門(mén)子14DI16DODC/DC/DC弧焊焊槍MTG4000福尼斯弧焊焊槍六、案例工藝步驟1.機(jī)器人系統(tǒng)配置：ABB機(jī)器人在控制模塊中選配(1)IndustrialNetworks：709-1DeviceNetMaster/Slave，DeviceNet通信I/O模塊(2)MotionEvents：608-1WorldZones，機(jī)器人工作區(qū)監(jiān)控(3)MotionFunctions：611-1PathRecovery，機(jī)器人路徑恢復(fù)(4)MotionSupervision：613-1CollisionDetection，機(jī)器人碰撞檢測(cè)(5)EngineeringTools：624-1ContinuousApplicationPlatform，機(jī)器人系統(tǒng)連續(xù)應(yīng)用平臺(tái)(6)Arc：633-4Arc，機(jī)器人弧焊焊接工藝應(yīng)用(7)Powersource：StandardI/OWelder，標(biāo)準(zhǔn)I/O信號(hào)接口類型弧焊焊接電源(8)ApplicationProductionManager：812-1ProductionManager，生產(chǎn)管理任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例2.弧焊焊接機(jī)器人I/O信號(hào)配置

在弧焊焊接過(guò)程中，機(jī)器人通過(guò)I/O信號(hào)控制焊接電源的啟動(dòng)與停止，并接收焊接電源的反饋信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接工作。一般情況下，機(jī)器人選配DSQC651信號(hào)模塊與焊接電源進(jìn)行通信，如圖所示。任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例3.設(shè)置I/O數(shù)字信號(hào)

首先配置機(jī)器人控制焊接電源啟停的數(shù)字量輸入輸出信號(hào)，示教器菜單欄下，點(diǎn)擊“配置”下拉菜單中的“I/OSystem”，打開(kāi)配置-I/OSystem窗口，在DeviceNetDevice中新建DeviceNet設(shè)備。在彈出的實(shí)例編輯器中配置DeviceNet設(shè)備參數(shù)。數(shù)字I/O信號(hào)詳細(xì)配置參數(shù)。任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例NameTypeofSignalAssignedtoDeviceDeviceMapping信號(hào)說(shuō)明diArcEstDigitalInputd6510焊接啟停反饋doWeldOnDigitalOutputd65132焊接啟?？刂芼oGasOnDigitalOutputd65133焊接氣體控制doFeedOnDigitalOutputd65134手動(dòng)送絲控制doFeedOnBwdDigitalOutputd65135手動(dòng)退絲控表5-2設(shè)置I/O數(shù)字信號(hào)4.配置I/O模擬信號(hào)

配置機(jī)器人對(duì)焊接電源電壓、電流數(shù)據(jù)設(shè)定的模擬量輸出信號(hào)，即I/O信號(hào)模塊的模擬量接口輸出最小值對(duì)應(yīng)焊接電源的電壓、電流輸入最小值，I/O信號(hào)模塊的模擬量接口輸出最大值對(duì)應(yīng)焊接電源的電壓、電流最大輸入值，見(jiàn)表5-3。任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例

信號(hào)說(shuō)明焊接電流或送絲速度設(shè)定焊接電壓設(shè)定NameaoCurrentReferenceaoVoltReferenceTypeofSignalAnalogOutputAnalogOutputAssignedtoDeviced651d651DeviceMapping0-1516-31DefaultValue3012AnalogEncodingTypeUnsignedUnsignedMaximumLogicalValue35040.2MaximumPhysicalValue1010MaximumPhysicalValueLimit1010MaximumBitValue6553565535MinimumLogicalValue3012MinimumPhysicalValue00MinimumPhysicalValueLimit00MinimumBitValue00任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例表5-3配置I/O模擬信號(hào)5.機(jī)器人焊接系統(tǒng)配置ABB機(jī)器人通過(guò)焊接工藝應(yīng)用軟件ArcWare實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接，ArcWare由焊接設(shè)備、焊接系統(tǒng)、焊接傳感器三個(gè)部分組成。焊接時(shí)ArcWare控制焊接電源的啟停，并實(shí)時(shí)監(jiān)控焊接過(guò)程，檢測(cè)焊接工作是否正常。當(dāng)有錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，ArcWare自動(dòng)控制機(jī)器人停止焊接，同時(shí)將錯(cuò)誤信息和處理方法顯示在示教器上。在ArcWare中，可以為機(jī)器人選配焊接電弧跟蹤或激光跟蹤選項(xiàng)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人焊接過(guò)程中的焊縫實(shí)時(shí)追蹤。任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例6.指令參數(shù)設(shè)定任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例7.焊接指令參數(shù)配置焊接指令中的起弧、熄弧控制參數(shù)seamdata可以在程序數(shù)據(jù)中進(jìn)行定義，其中需要配置的參數(shù)主要包含以下三個(gè)，根據(jù)焊接工藝要求進(jìn)行設(shè)定：purge_time：吹掃時(shí)間，焊接開(kāi)始前清理焊槍槍管中空氣的時(shí)間，單位為秒，此時(shí)間不會(huì)影響焊接時(shí)間preflow_time：預(yù)送氣時(shí)間，焊槍到達(dá)焊接起點(diǎn)位置時(shí)對(duì)焊接工件進(jìn)行吹氣保護(hù)，單位為秒postflow_time：尾送氣時(shí)間，焊接結(jié)束后焊槍繼續(xù)送氣，對(duì)焊縫繼續(xù)進(jìn)行保護(hù)，單位為秒任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例焊接控制參數(shù)welddata也需要在程序數(shù)據(jù)中進(jìn)行定義，其中需要配置的參數(shù)也包含以下三個(gè)，根據(jù)焊接工藝要求進(jìn)行設(shè)定：weld_speed：機(jī)器人焊接速度，單位為毫米/秒voltage：焊接電壓，單位為伏特（V）current：焊接電流，單位為安培（A）8.PLC配置PLC獲取ABB機(jī)器人對(duì)應(yīng)型號(hào)版本的GSD配置文件，在博途軟件中進(jìn)行安裝，設(shè)置IP地址、名稱與ABB機(jī)器人設(shè)置的IP和名稱保持一致，完成后給ABB機(jī)器人配置IO模塊，并設(shè)置地址，最后將配置好的文件下載到PLC，實(shí)現(xiàn)PLC與ABB機(jī)器人進(jìn)行多字節(jié)數(shù)據(jù)的通信功能；任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例9.焊接程序啟動(dòng)PLC向機(jī)器人發(fā)送焊接指令（焊接件已就位），機(jī)器人啟動(dòng)焊接程序，并移動(dòng)至焊接需求點(diǎn)，執(zhí)行起弧指令。10.送絲、保護(hù)氣送絲盤(pán)為送絲機(jī)供絲，送絲機(jī)通過(guò)送絲軟管將焊絲輸送至焊槍末端，同時(shí)保護(hù)氣瓶閥門(mén)開(kāi)啟，將保護(hù)氣體輸送至焊槍末端，對(duì)焊接工件進(jìn)行吹氣保護(hù)，如圖5-13所示。任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

5-13送絲、保護(hù)氣11.焊接開(kāi)始送絲機(jī)持續(xù)送絲，焊槍按事先設(shè)計(jì)好的程序路徑進(jìn)行焊接作業(yè)，如圖5-14所示。任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

5-14焊接開(kāi)始12.焊接結(jié)束焊接完成后，機(jī)器人執(zhí)行熄弧指令，送絲機(jī)停止工作，保護(hù)氣瓶在設(shè)置的尾送氣時(shí)間內(nèi)繼續(xù)送氣，對(duì)焊縫繼續(xù)進(jìn)行保護(hù)，尾送氣時(shí)間結(jié)束，保護(hù)氣瓶停止送氣。13.焊接完成機(jī)器人向PLC發(fā)送焊接完成信號(hào)，同時(shí)回到機(jī)器人坐標(biāo)原點(diǎn)，如圖5-15所示。任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

5-15焊接完成七、案例工藝示教1.任務(wù)描述

工業(yè)機(jī)器人焊接單元中機(jī)器人通過(guò)焊接設(shè)備對(duì)工件進(jìn)行弧焊焊接，如圖5-16所示。依據(jù)焊接工藝，設(shè)置好相應(yīng)的參數(shù)，機(jī)器人需要完成的任務(wù)是把水平和豎直的兩個(gè)工件焊接在一起。任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

5-16末端焊槍2.任務(wù)實(shí)施(1)設(shè)計(jì)機(jī)器人程序流程任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

5-17程序流程圖(2)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所需示教點(diǎn)，見(jiàn)表5-3所示任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例序號(hào)示教點(diǎn)、信號(hào)和坐標(biāo)系說(shuō)明備注1hanjie_home機(jī)器人原點(diǎn)需示教2hanjie_p1焊接起始點(diǎn)上方需示教3hanjie_p2焊接起始點(diǎn)需示教4hanjie_p3焊接結(jié)束點(diǎn)需示教5hanjie_p4焊接結(jié)束點(diǎn)上方需示教6tool1焊槍工具坐標(biāo)系需建立7tool0默認(rèn)工具坐標(biāo)系無(wú)需建立8wobj0默認(rèn)工件坐標(biāo)系無(wú)需建立9seam1起弧、熄弧控制參數(shù)需建立10weld1焊接控制參數(shù)需建立11weave1焊接擺動(dòng)參數(shù)需建立(3)機(jī)器人程序設(shè)計(jì)

1)主程序編寫(xiě)

2)復(fù)位程序編寫(xiě)任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例3)焊接程序編寫(xiě)“hanjie（）”程序中，機(jī)器人末端焊槍根據(jù)示教好的軌跡點(diǎn)位以及配置好的焊接參數(shù)進(jìn)行弧焊焊接。任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例(4)建立主程序main和子程序，并確保所有指令的速度值不能超過(guò)100mm/s。程序編寫(xiě)完成，調(diào)試機(jī)器人程序。單擊“調(diào)試”按鈕，單擊“PP移至例行程序…”，單擊“fuwei”，單擊“確定”，程序指針指在“fuwei”程序的第一條語(yǔ)句，如圖5-18所示。圖5-18建立主程序main和子程序任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例

做一做

總結(jié)一下示教焊接機(jī)器人程序的注意事項(xiàng)。任務(wù)二解析焊接工作站實(shí)戰(zhàn)案例

工作任務(wù)

通過(guò)本次任務(wù)，掌握正確選擇合適弧焊機(jī)器人型號(hào)的方法；并根據(jù)不同因素選擇合適的焊槍、弧焊電源、送絲系統(tǒng)；分析、理解變位機(jī)選型原則，最終完成對(duì)焊接工作站的分析設(shè)計(jì)。任務(wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)

一、弧焊機(jī)器人選型本案例選擇機(jī)器人型號(hào)為ABBIRB1410特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)堅(jiān)固可靠，過(guò)程速度和定位均可調(diào)整，能達(dá)到最佳的制造精度，次品率極低，甚至達(dá)到零；噪音水平低、例行維護(hù)間隔時(shí)間長(zhǎng)、使用壽命長(zhǎng)；工作范圍大、廣、結(jié)構(gòu)緊湊、手腕極為纖細(xì)任務(wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)弧焊機(jī)器人的選型1.根據(jù)焊接工件的形狀和大小來(lái)選擇機(jī)器人的工作范圍，一般保證一次將工件上所有的焊點(diǎn)都焊到為準(zhǔn)；2.考慮效率和成本，選擇機(jī)器人的軸數(shù)和速度及負(fù)載能力。3.應(yīng)優(yōu)先選擇能夠在上臂內(nèi)置焊槍電纜，底部還可以內(nèi)置焊接地線電纜、保護(hù)氣氣管的工業(yè)機(jī)器人，這樣在減少電纜活動(dòng)空間的同時(shí)，也延長(zhǎng)了電纜的壽命。4.對(duì)于焊接機(jī)器人，還要考慮焊接用的專用技術(shù)指標(biāo)。任務(wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)專用技術(shù)指標(biāo)：

1.適用的焊接方法：反映了機(jī)器人控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)抗干擾的能力

2.擺動(dòng)功能：工藝性能

3.焊接工藝故障自檢和自處理功能：檢出故險(xiǎn)，自動(dòng)報(bào)警

4.引弧和收弧功能：確保焊接質(zhì)量

5.焊接尖端點(diǎn)示教功能：調(diào)整姿態(tài)，示教點(diǎn)位置不變?nèi)蝿?wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)二、焊槍選型1.選擇自動(dòng)型焊槍，不要選擇半自動(dòng)型焊槍；2.根據(jù)焊絲的粗細(xì)、焊接電流的大小及負(fù)載率等因素選擇空冷式或水冷式的結(jié)構(gòu)；3.根據(jù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)選擇內(nèi)置式或外置式焊槍；4.根據(jù)焊接電流、焊槍角度選擇焊槍；5.從設(shè)備和人身安全方面考慮應(yīng)選擇帶防撞傳感器的焊槍。任務(wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)三、弧焊電源選型弧焊機(jī)器人系統(tǒng)中的弧焊電源，通常是根據(jù)其特點(diǎn)和適用范圍來(lái)選擇。1.弧焊變壓器式交流弧焊電源(1)特點(diǎn)：將網(wǎng)路電壓的交流電變成適用于弧焊的低壓交流電，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易造易修，耐用，成本低，磁偏吹小，空載損耗小，噪聲??；但其電流波形為正弦波，電弧穩(wěn)定性較差，功率因素低。(2)適用范圍：酸性焊條電弧焊、埋弧焊和TIG焊。任務(wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)2.矩形波式交流弧焊電源(1)特點(diǎn)：網(wǎng)路電壓經(jīng)降壓后運(yùn)用半導(dǎo)體控制技術(shù)獲得矩形波的交流電，電流過(guò)零點(diǎn)極快，其電弧穩(wěn)定性好，可調(diào)節(jié)參數(shù)多，功率因數(shù)高；但設(shè)備較復(fù)雜，成本高。(2)適用范圍：堿性焊條電弧焊、埋弧焊和TIG焊。3.發(fā)電機(jī)式直流弧焊電源(1)特點(diǎn)：由柴（汽）油發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電而獲得直流電，輸出的電流脈動(dòng)小，過(guò)載能力強(qiáng)；但空載損耗大，效率低，噪聲大。(2)適用范圍：各種弧焊。任務(wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)4.整流器式直流弧焊電源(1)特點(diǎn)：將網(wǎng)路交流電經(jīng)降壓和整流后獲得直流電，與直流弧焊發(fā)電機(jī)相比，制造方便省材料，空載損耗小，節(jié)能，噪聲小，由電子控制的近代弧焊整流器在控制與調(diào)節(jié)方面靈活方便，適應(yīng)性強(qiáng)，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高。(2)適用范圍：各種弧焊。任務(wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)5.脈沖型弧焊電源(1)特點(diǎn)：輸出幅值大小周期變化的電流，效率高，可調(diào)節(jié)參數(shù)多，調(diào)節(jié)范圍寬而均勻，熱輸入可精確控制，但設(shè)備較復(fù)雜，成本高。(2)適用范圍：熔化極及非熔化極氣體保護(hù)焊、微束等離子弧焊等、窄間隙厚板焊、超薄板焊、普通板材焊、熱敏感性材料焊、全位置焊、單面焊雙面成形和封底焊。任務(wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)四、送絲系統(tǒng)選型

1.送絲機(jī)選型

(1)一體式與分離式送絲機(jī)

由于一體式的送絲機(jī)到焊槍的距離比分離式的送絲機(jī)短，連接送絲機(jī)和焊槍的軟管也短，所以一體式的送絲阻力比分離式的小。從提高送絲穩(wěn)定性的角度看，一體式送絲機(jī)比分離式送絲機(jī)要好一些。任務(wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)(2)推絲式、拉絲式與推拉絲式送絲機(jī)

推絲式送絲機(jī)主要用于直徑為0.8-2.0mm的焊絲，它是應(yīng)用最廣的一種送絲機(jī)。其特點(diǎn)是焊槍結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便，易于操作，但焊絲需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的送絲軟管才能進(jìn)入焊槍，焊絲在軟管中受到較大阻力，影響送絲穩(wěn)定性，軟管長(zhǎng)度一般為3-5m。任務(wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)(3)一對(duì)滾輪和兩對(duì)滾輪

從送絲力來(lái)看，兩對(duì)滾輪的送絲力比一對(duì)滾輪的大些。當(dāng)采用藥芯焊絲時(shí)，由于藥芯焊絲比較軟，滾輪的壓緊力不能像采用實(shí)心焊絲時(shí)那么大，所以為了保證有足夠的送絲推力，選用兩對(duì)滾輪的送絲機(jī)可以有更好的效果。任務(wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)2.送絲軟管選型焊絲直徑與軟管內(nèi)徑要配合恰當(dāng)。焊絲直徑/mm0.8-1.01.0-1.41.4-2.02.0-3.5軟管內(nèi)徑/mm1.52.53.24.7表5-5

焊絲直徑與軟管直徑任務(wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)五、變位機(jī)選型原則

焊接變位機(jī)選型原則有以下三點(diǎn)：

一是工件適用原則；

二是方便焊接原則；

三是容易操作原則。任務(wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)

做一做

結(jié)合任務(wù)三所學(xué)內(nèi)容，分析、總結(jié)弧焊機(jī)器人選型需要考慮那些因素及技術(shù)指標(biāo)。任務(wù)三焊接工作站分析設(shè)計(jì)

工作任務(wù)

通過(guò)對(duì)焊接生產(chǎn)線的分析設(shè)計(jì)，掌握弧焊機(jī)器人系統(tǒng)工位布局結(jié)構(gòu)及其作業(yè)特點(diǎn)。任務(wù)四焊接生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)

弧焊機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以焊接生產(chǎn)工藝的最佳化為目標(biāo)，同時(shí)具備良好的安全性、方便的操作性及性能的可靠性。系統(tǒng)在注重標(biāo)準(zhǔn)化的同時(shí)，設(shè)計(jì)有不同的布局結(jié)構(gòu)，可對(duì)應(yīng)多種焊接工藝要求。任務(wù)四焊接生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)弧焊機(jī)器人系統(tǒng)工位布局通常具備以下特點(diǎn)：1.雙工位系統(tǒng)，一工位進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，另一工位裝卸件，可提高工作效率。2.具備多重安全防護(hù)功能以及故障診斷功能，安全性能高，便于維護(hù)。3.整套系統(tǒng)由若干模塊組成，便于運(yùn)輸和安裝以及車間布局，且方便物流。4.機(jī)械及電氣設(shè)計(jì)符合人機(jī)學(xué)原理，操作方便。5.采用通用的夾具接口，實(shí)現(xiàn)夾具快速更換。按照焊接工位的布局或運(yùn)轉(zhuǎn)形式，弧焊機(jī)器人系統(tǒng)通常分為5大類：V型、H型、一字型、水平回轉(zhuǎn)型和垂直翻轉(zhuǎn)型。任務(wù)四焊接生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)(1)V型V型布局充分考慮了操作方便性和維護(hù)方便性，適合大多數(shù)產(chǎn)品的焊接。如在汽車零部件焊接中，適合汽車座椅骨架、汽車車橋、儀表盤(pán)支架、副車架、后排座椅靠背、排氣系統(tǒng)、汽車保險(xiǎn)杠以及摩托車、電動(dòng)車車架等各種產(chǎn)品，見(jiàn)圖5-22所示。任務(wù)四焊接生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)圖5-22

V型布局(2)H型H型工位布局與V型工位布局的特點(diǎn)類似，適合大多數(shù)產(chǎn)品的焊接，見(jiàn)圖5-23所示。任務(wù)四焊接生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)圖5-23

H型布局(3)一字型一字型布局具有操作方便性和維護(hù)方便性的特點(diǎn)，適合大多數(shù)體積不太大、長(zhǎng)度不太長(zhǎng)的工件焊接，見(jiàn)圖5-24所示。任務(wù)四焊接生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)圖5-24

一字型布局(4)水平回轉(zhuǎn)型

水平回轉(zhuǎn)型布局內(nèi)的三軸水平回轉(zhuǎn)變位機(jī)用于夾具回轉(zhuǎn)和將兩個(gè)夾具變換位置，其中用于工件焊接與裝卸位置轉(zhuǎn)換的水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，采用外部軸、伺服電機(jī)、交流變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)齒輪副驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)水平回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)范圍為±180°，回轉(zhuǎn)到位后由氣動(dòng)精確定位，保證焊接精度，見(jiàn)圖5-25所示。該布局適合大多數(shù)體積不太大、長(zhǎng)度不太長(zhǎng)的工件的焊接。任務(wù)四焊接生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)任務(wù)四焊接生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)圖5-25

水平回轉(zhuǎn)型布局(5)垂直翻轉(zhuǎn)型垂直翻轉(zhuǎn)型布局采用雙持三軸垂直翻轉(zhuǎn)變位機(jī)，可實(shí)現(xiàn)大軸垂直翻轉(zhuǎn)±90°和小軸垂直翻轉(zhuǎn)±180°，見(jiàn)圖5-26所示。該布局通過(guò)特殊設(shè)計(jì)，可保證系統(tǒng)焊接的穩(wěn)定性，且能夠?qū)崿F(xiàn)與機(jī)器人的協(xié)調(diào)工作，適合絕大多數(shù)體積不太大、長(zhǎng)度較長(zhǎng)的工件的焊接。任務(wù)四焊接生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)圖5-26

垂直翻轉(zhuǎn)型布局

做一做

弧焊機(jī)器人系統(tǒng)工位布局通常具備那些特點(diǎn)？任務(wù)四焊接生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)本章小結(jié)一、焊接機(jī)器人介紹：分類及特點(diǎn)；系統(tǒng)組成二、實(shí)戰(zhàn)案例：工藝流程、設(shè)備參數(shù)、工藝步驟、案例示教三、工作站分析設(shè)計(jì)：弧焊機(jī)器人選型、電源選型、送絲系統(tǒng)選型、變位機(jī)選型四、焊接生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)：V型、H型、一字型、水平回轉(zhuǎn)型和垂直翻轉(zhuǎn)型工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工藝教程項(xiàng)目導(dǎo)讀雕刻機(jī)器人工作站具有高靈活性、高精準(zhǔn)度的優(yōu)點(diǎn)，編程方便，作業(yè)空間大，可以用于泡沫、有機(jī)塑料、石膏、木材、石材等材料的雕刻，適用于工藝品加工、汽車造型、電影道具制作、復(fù)雜曲面加工等場(chǎng)合，可滿足雕刻行業(yè)迅速發(fā)展的需求，加快藝術(shù)品的成型與應(yīng)用，還可用于金屬表面處理與加工。項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.了解雕刻機(jī)器人的分類及特點(diǎn)2.掌握雕刻機(jī)器人的系統(tǒng)組成及功能3.掌握雕刻機(jī)器人系統(tǒng)的工藝流程特點(diǎn)及步驟4.掌握雕刻機(jī)器人系統(tǒng)的統(tǒng)基本設(shè)計(jì)方法5.拓展雕刻機(jī)器人系統(tǒng)中的相關(guān)工藝知識(shí)1.通過(guò)雕刻機(jī)器人系統(tǒng)的工藝流程、特點(diǎn)及步驟的學(xué)習(xí)，掌握科學(xué)規(guī)范的編程能力2.通過(guò)對(duì)雕刻工作站的分析設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力3.在應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)過(guò)程中掌握合理利用與支配各類資源的能力4.通過(guò)拓展雕刻機(jī)器人系統(tǒng)中的相關(guān)工藝知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息并利用信息的能力5.通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生自我認(rèn)知、自主學(xué)習(xí)的能力1.在小組合作學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)2.通過(guò)設(shè)計(jì)雕刻工作站，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和縝密的科學(xué)思維方式3.通過(guò)雕刻應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)的學(xué)習(xí)建立嚴(yán)格良好的職業(yè)習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度4.通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、精益求精的工匠精神項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施本項(xiàng)目主要對(duì)雕刻工作站工藝設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行概括，主要分四個(gè)任務(wù)對(duì)雕刻工作站的工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行講解，目的是使學(xué)生在應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)中明確學(xué)習(xí)要點(diǎn)，系統(tǒng)的掌握雕刻工作站的工藝設(shè)計(jì)方法。任務(wù)一雕刻機(jī)器人介紹工作任務(wù)通過(guò)對(duì)雕刻機(jī)器人的學(xué)習(xí)，了解雕刻機(jī)器人的分類、特點(diǎn)、系統(tǒng)組成及功能等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，并能自主介紹雕刻機(jī)器人系統(tǒng)。相關(guān)知識(shí)雕刻機(jī)器人運(yùn)用多軸聯(lián)動(dòng)控制、軌跡插補(bǔ)、離線編程等機(jī)器人相關(guān)技術(shù)，并結(jié)合了CNC硬件結(jié)構(gòu)和控制軟件，可應(yīng)用于模具（如輪胎模具）圖文雕刻及廣告標(biāo)志、工藝美術(shù)的制作。雕刻機(jī)器人是一種能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)化雕刻的機(jī)器人專用工作站，在雕刻速度、精準(zhǔn)程度、精細(xì)程度等方面均有更好的表現(xiàn)，相比傳統(tǒng)方法能夠更加方便快捷地在常規(guī)材質(zhì)上制作出逼真、精致和耐久的二維圖形及三維立體浮雕。一、雕刻機(jī)器人的分類及特點(diǎn)雕刻機(jī)器人按種類可分為并聯(lián)雕刻機(jī)器人、六自由度機(jī)器人、三種聯(lián)動(dòng)機(jī)器人、混聯(lián)雕刻機(jī)器人等。主要的技術(shù)特點(diǎn)有：

1.基于機(jī)器人實(shí)時(shí)力感知技術(shù)，雕刻機(jī)器人可以根據(jù)不同材質(zhì)的雕刻對(duì)象，調(diào)整雕刻速度等控制參數(shù)。

2.使用激光跟蹤儀對(duì)機(jī)器人實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)誤差分析，采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)償算法，對(duì)機(jī)器人動(dòng)態(tài)誤差的補(bǔ)償效果明顯，極大提高了機(jī)器人雕刻加工精度。3.開(kāi)發(fā)出機(jī)器人離線編程與仿真軟件，針對(duì)復(fù)雜作業(yè)曲面，通過(guò)三維建模、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面機(jī)器人自動(dòng)離線編程工作，還可以通過(guò)仿真驗(yàn)證程序的可行性。4.工具快換裝置設(shè)計(jì)，雕刻機(jī)器人進(jìn)行雕刻加工時(shí)，會(huì)根據(jù)不同的原料情況和加工要求快速切換使用不同類型的加工刀具，提高了生產(chǎn)效率。5.多機(jī)器人協(xié)同作業(yè)，不受雕刻尺寸的限制。使用多機(jī)器人協(xié)作與協(xié)調(diào)控制算法，合理規(guī)劃多個(gè)機(jī)器人位置，雕刻任務(wù)分解及多機(jī)器人協(xié)調(diào)控制，提高雕刻效率。6.采用工業(yè)機(jī)器人分段作業(yè)，實(shí)現(xiàn)大型或超大型部件雕刻，解決了傳統(tǒng)數(shù)控雕刻機(jī)難以對(duì)其加工的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，具有精度高、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。改善傳統(tǒng)雕刻作業(yè)現(xiàn)狀，為大型或超大型部件加工提供了一種新型、可靠的解決方案。二、雕刻機(jī)器人的系統(tǒng)組成機(jī)器人雕刻系統(tǒng)由工業(yè)機(jī)器人、電動(dòng)主軸、刀具庫(kù)、水冷機(jī)、空氣壓縮機(jī)等組成。該系統(tǒng)除具備五軸加工中心一些特點(diǎn)外，更可適應(yīng)多種異型材料、非標(biāo)準(zhǔn)件的立體雕刻加工，適合多種軟金屬軟材料，如鋁、塑料、木料、玻璃、碳化纖維、復(fù)合材料等大型且復(fù)雜工件的快速成型加工，如圖6-1所示。圖6-1雕刻機(jī)器人

做一做

雕刻機(jī)器人的雕刻系統(tǒng)集掃描、編輯、排版、雕刻諸功能于一體，它的主要的技術(shù)特點(diǎn)是什么？任務(wù)二

解析雕刻工作站實(shí)戰(zhàn)案例工作任務(wù)以案例為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)雕刻工作站，能自主選擇正確的工藝流程并能設(shè)計(jì)工藝步驟，根據(jù)工藝步驟，進(jìn)行機(jī)器人示教編程，嘗試個(gè)人或小組建立雕刻機(jī)器人工作站并記錄所選用的設(shè)備及具體參數(shù)。相關(guān)知識(shí)一、案例背景

雕刻機(jī)器人技術(shù)的運(yùn)用不但可以提高工藝品的加工效率，減少加工時(shí)間，而且可以完成工藝品規(guī)?；庸?，因此對(duì)于雕刻機(jī)器人技術(shù)的研究得到許多學(xué)者的重視。

工業(yè)雕刻機(jī)器人在不斷向更高集成化、自動(dòng)化方向進(jìn)行技術(shù)革新，設(shè)計(jì)更優(yōu)的控制系統(tǒng)，對(duì)加工工藝精益求精，有助于我國(guó)雕刻加工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，與此同時(shí)對(duì)該領(lǐng)域的人才需求也將日益增多，掌握雕刻機(jī)器人工藝流程相關(guān)知識(shí)，學(xué)會(huì)分析不同雕刻場(chǎng)景，是相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)人才不可或缺的技能。二、案例介紹本案例為一條雕刻生產(chǎn)線，如圖6-2所示，其中的雕刻單元可以完成對(duì)木質(zhì)材料、鋁制材料、工業(yè)塑料的雕刻加工，雕刻單元與其他單元協(xié)作配合，完成雕刻任務(wù)。本案例所涉及的工藝流程單元模塊有ABB機(jī)器人雕刻單元、自動(dòng)供托盤(pán)單元、智能輸送線單元、上下料單元。圖

6-2

雕刻工作站三、案例學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)習(xí)本案例要注意以下要點(diǎn)：

1.各個(gè)單元在工作使用之前要注意調(diào)零、校準(zhǔn)，保證單元模塊的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

2.雕刻單元工作時(shí)，工藝步驟有疊加，同步執(zhí)行，注意工藝之間的邏輯關(guān)系；

3.注意雕刻單元各個(gè)模塊之間的完整性與結(jié)構(gòu)性，保證運(yùn)行系統(tǒng)的合理與流暢。四、案例工藝流程具體工藝流程如圖6-3所示。協(xié)作機(jī)器人裝配專用吸盤(pán)，由視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)計(jì)算工件的抓取位置，PLC向機(jī)器人發(fā)送指令，將雕刻工件精準(zhǔn)抓取至雕刻工作臺(tái)，實(shí)現(xiàn)半成品工件的上料。雕刻單元進(jìn)行雕刻加工，執(zhí)行設(shè)定好的雕刻程序，并按照雕刻工件的類型，自動(dòng)選擇并切換雕刻刀頭。圖

6-3

案例工藝流程圖五、案例設(shè)備參數(shù)本案例中涉及的設(shè)備型號(hào)及參數(shù)見(jiàn)表6-1雕刻工作站案例設(shè)備參數(shù)：

表6-1雕刻工作站案例設(shè)備參數(shù)設(shè)備名稱型號(hào)品牌設(shè)備參數(shù)工業(yè)雕刻機(jī)器人ABB：IRB2600-20/1.65ABB臂展：1.65m負(fù)載：20kgPLC控制器S7-1214C西門(mén)子14DI16DODC/DC/DC協(xié)作機(jī)器人Diana思靈機(jī)械負(fù)載：7Kg真空吸盤(pán)工具ZPT-20-H-A14SMC吸盤(pán)φ20mm真空壓力表DPSN1-10020亞德客DC24V-0.1-1MPA視覺(jué)檢測(cè)相機(jī)BasleracA2440-35ucBasler

相機(jī)鏡頭LensM0824-MPW2F2.4f8mm2/3Computar

雕銑電主軸DGZX-10036/3.5廣州昊志36000rpm功率3.5kW雕刻主軸控制變頻器MH300臺(tái)達(dá)AC380V刀庫(kù)轉(zhuǎn)臺(tái)原點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)E2B-M18KN10-WZ-B12M歐姆龍

刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)CM08IG25TJB利得機(jī)電25W主軸刀具安裝電磁閥4V210-08-B亞德客DC24V六、案例工藝步驟根據(jù)本案例工藝流程，制定具體工藝步驟如下：1.雕刻機(jī)器人配置PLC與ABB雕刻機(jī)器人通過(guò)Profinet總線方式進(jìn)行通訊，ABB機(jī)器人在控制模塊中選配888-2ProfinetController/Device功能，配置機(jī)器人的IP地址及網(wǎng)關(guān)，配置機(jī)器人Profinet的名稱，輸入輸出字節(jié)，完成機(jī)器人的配置內(nèi)容，如圖6-4所示。2.PLC配置PLC獲取ABB機(jī)器人對(duì)應(yīng)型號(hào)版本的GSD配置文件，在博途軟件中進(jìn)行安裝，設(shè)置IP地址、名稱需要與ABB機(jī)器人設(shè)置的IP和名稱保持一致，完成后給ABB機(jī)器人配置IO模塊，并設(shè)置地址，最后將配置好的文件下載到PLC，即可實(shí)現(xiàn)PLC與ABB機(jī)器人進(jìn)行多字節(jié)數(shù)據(jù)的通信功能。六、案例工藝步驟六、案例工藝步驟3.協(xié)作上料機(jī)器人配置PLC與Diana協(xié)作機(jī)器人通過(guò)網(wǎng)線連接，實(shí)現(xiàn)TCP/IP通信。在機(jī)器人程序中用python語(yǔ)言編寫(xiě)SOCKET服務(wù)端通信腳本，同時(shí)在PLC中編寫(xiě)SOCKET客戶端通信程序，完成通信配置。4.視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別原材料PLC啟動(dòng)上料程序，協(xié)作機(jī)器人準(zhǔn)備抓取雕刻材料，視覺(jué)相機(jī)通過(guò)機(jī)器視覺(jué)裝置將被檢測(cè)的原材料轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，并傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)，圖像處理系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算來(lái)定位雕刻材料所在的位置坐標(biāo)及輪廓，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給Diana協(xié)作機(jī)器人。六、案例工藝步驟5.協(xié)作機(jī)器人執(zhí)行上料指令當(dāng)協(xié)作機(jī)器人接收數(shù)據(jù)信息后，移動(dòng)吸盤(pán)末端工具貼近雕刻原材料，開(kāi)啟末端執(zhí)行器上的真空發(fā)生器，真空發(fā)生器利用真空原理吸取雕刻原材料，當(dāng)內(nèi)置壓力開(kāi)關(guān)達(dá)到一定壓力值時(shí)，PLC接收信號(hào)，判定吸取完成。圖6-4視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別原材料圖6-5協(xié)作機(jī)器人執(zhí)行上料指令六、案例工藝步驟6.協(xié)作機(jī)器人上料完成

機(jī)器人吸取雕刻原材料，移動(dòng)至雕刻臺(tái)固定位置，真空發(fā)生器停止工作，上料完成。圖6-5協(xié)作機(jī)器人上料完成六、案例工藝步驟7.夾緊原材料

PLC接收到上料完成信號(hào)后，控制雕刻臺(tái)夾緊工具，將原材料夾緊固定。圖6-6緊原材料六、案例工藝步驟8.雕刻程序準(zhǔn)備通過(guò)離線編程，將需要雕刻的各種類型產(chǎn)品程序提前導(dǎo)入雕刻機(jī)器人。導(dǎo)入工件三維模型；

軟件輔助劃分雕刻區(qū)域并生成雕刻路徑；設(shè)定工件、工具、機(jī)器人坐標(biāo)系；工藝點(diǎn)位姿態(tài)設(shè)定；機(jī)器人軌跡優(yōu)化；程序仿真驗(yàn)證；生成工件雕刻程序。六、案例工藝步驟

9.雕刻機(jī)器人刀具準(zhǔn)備

PLC向機(jī)器人及刀具系統(tǒng)發(fā)送雕刻信息，刀具系統(tǒng)自動(dòng)回零。機(jī)器人按照雕刻信息啟動(dòng)相應(yīng)程序，在刀具系統(tǒng)中，選取程序任務(wù)所需刀具類型。圖6-7雕刻機(jī)器人刀具準(zhǔn)備六、案例工藝步驟10.雕刻任務(wù)開(kāi)始機(jī)器人按照程序設(shè)定的雕刻軌跡，開(kāi)啟雕刻主軸，進(jìn)行雕刻。圖6-8雕刻任務(wù)開(kāi)始六、案例工藝步驟11.雕刻完成雕刻完成后，機(jī)器人關(guān)閉主軸，將刀具放還至刀具系統(tǒng)處，回到工作原點(diǎn)。圖6-9雕刻完成七、案例工藝示教根據(jù)上述工藝步驟，進(jìn)行機(jī)器人示教編程：?任務(wù)描述：

雕刻單元是通過(guò)末端主軸結(jié)合刀具實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的雕刻。DIANA協(xié)作機(jī)器人將雕刻工件放置在雕刻臺(tái)后，工業(yè)機(jī)器人通過(guò)雕刻圖案選取對(duì)應(yīng)的刀具，根據(jù)雕刻工藝，完成對(duì)工件的雕刻圖6-10主軸搭配刀具七、案例工藝示教?任務(wù)實(shí)施：（1）設(shè)計(jì)機(jī)器人程序流程圖6-11程序流程圖（2）機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所需示教點(diǎn)序號(hào)示教點(diǎn)、信號(hào)和坐標(biāo)系說(shuō)明備注1diaoke_home機(jī)器人原點(diǎn)需示教2daoju_p1更換刀具點(diǎn)上方需示教3daoju_p2更換刀具點(diǎn)需示教4diaoke_p1雕刻起始點(diǎn)上方需示教5diaoke_p2雕刻起始點(diǎn)需示教6diaoke_p3雕刻點(diǎn)2需示教7diaoke_p4雕刻點(diǎn)3需示教8diaoke_p5雕刻點(diǎn)4需示教9diaoke_p6雕刻結(jié)束點(diǎn)需示教10diaoke_p7雕刻結(jié)束點(diǎn)上方需示教11tool1主軸刀具工具坐標(biāo)系需建立12tool0默認(rèn)工具坐標(biāo)系無(wú)需建立13wobj0默認(rèn)工件坐標(biāo)系無(wú)需建立14do1刀具鎖緊信號(hào)1為打開(kāi)15do2雕刻主軸信號(hào)1為打開(kāi)（3）機(jī)器人程序設(shè)計(jì)整個(gè)程序需要一個(gè)復(fù)位程序“fuwei（）”，刀具裝配和雕刻路徑2個(gè)子程序“daoju（）”、“diaoke（）”。1)主程序編寫(xiě)2)復(fù)位程序編寫(xiě)在“fuwei（）”程序中，要將機(jī)器人回到原點(diǎn)，所有信號(hào)復(fù)位，參考程序如下：3)刀具更換程序編寫(xiě)“daoju（）”程序中，機(jī)器人末端主軸先移動(dòng)到刀具庫(kù)上方，再移動(dòng)到裝配刀具處，通過(guò)鎖緊信號(hào)將刀具安裝到主軸上。4)雕刻程序編寫(xiě)“diaoke（）”程序中，機(jī)器人末端主軸裝配著刀具，按照示教完成的路徑進(jìn)行雕刻。（4）建立主程序main和子程序，并確保所有指令的速度值不能超過(guò)100mm/s。程序編寫(xiě)完成，調(diào)試機(jī)器人程序。單擊“調(diào)試”按鈕，單擊“PP移至例行程序…”，單擊“fuwei”，單擊“確定”，程序指針指在“fuwei”程序的第一條語(yǔ)句。圖6-12建立主程序main和子程序任務(wù)三

雕刻工作站分析設(shè)計(jì)

工作任務(wù)

通過(guò)對(duì)雕刻機(jī)器人的自由度、剛性、定位精度、工作空間、編程軟件、防護(hù)等級(jí)等選型因素的了解，能夠正確選擇合適的雕刻機(jī)器人型號(hào)；同時(shí)能完成對(duì)雕刻動(dòng)力頭類型的比選，從而最終完成對(duì)雕刻工作站的分析設(shè)計(jì)。

相關(guān)知識(shí)一、雕刻機(jī)器人選型

上述案例中，選擇機(jī)器人型號(hào)為ABBIRB2600，該機(jī)器人采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，機(jī)身緊湊輕巧，節(jié)拍時(shí)間與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相比最多可縮減25%。專利QuickMoveTM運(yùn)動(dòng)控制軟件使其加速度達(dá)到同類最高，并實(shí)現(xiàn)速度最大化，從而提高產(chǎn)能與效率。IRB2600工作范圍超大，安裝方式靈活，可輕松直達(dá)目標(biāo)設(shè)備，不會(huì)干擾輔助設(shè)備。優(yōu)化機(jī)器人安裝，是提升生產(chǎn)效率的有效手段。模擬最佳工藝布局時(shí)，其靈活的安裝方式能帶來(lái)極大的便利。

在選擇雕刻機(jī)器人型號(hào)時(shí)，需要注意6個(gè)部分，分別為：自由度、剛性、定位精度、工作空間、編程軟件、防護(hù)等級(jí)。（1）自由度雕刻機(jī)器人一般要選用6關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人，這樣機(jī)器人有6個(gè)自由度，可以通過(guò)改變機(jī)器人姿態(tài)，使機(jī)器人到達(dá)各種角度，完成工件不同部位的雕刻加工。（2）剛性雕刻機(jī)器人要選用具有一定剛性的工業(yè)機(jī)器人，以適應(yīng)雕刻形成的沖擊力。（3）定位精度雕刻機(jī)器人要有較高的精度，以保證工件雕刻的品質(zhì)。（4）工作空間雕刻機(jī)器人的工作范圍要滿足工件加工對(duì)空間的需求，防止設(shè)備之間相互干涉。（5）編程軟件對(duì)于外形曲面、曲線比較復(fù)雜，要求機(jī)器人能完成高精度的雕刻任務(wù)，這對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)編程提出了較高的要求。合理的方式是通過(guò)離線模擬仿真以及在線調(diào)試配合來(lái)完成，因此需要機(jī)器人配置有功能強(qiáng)大的離線仿真軟件系統(tǒng)。而對(duì)雕刻工藝的理解深度，也會(huì)直接影響編程的效果，從而影響工件雕刻后的產(chǎn)品質(zhì)量。（6）防護(hù)等級(jí)雕刻作業(yè)工況惡劣，機(jī)器人防護(hù)等級(jí)要求高，一般要求防護(hù)等級(jí)為IP65。二、雕刻動(dòng)力頭選型上述案例中，選擇雕刻主軸型號(hào)為DGZX-10036/3.5，該主軸是一款高速銑削電主軸，最高轉(zhuǎn)速36000rpm，額定功率3.5kW；主要應(yīng)用于雕銑機(jī)及加工中心，專門(mén)針對(duì)各類金屬、非金屬高精度銑削加工而精心設(shè)計(jì)。具有發(fā)熱量小、熱伸長(zhǎng)波動(dòng)性小、表面加工刀紋優(yōu)等特性，其表面加工質(zhì)量及熱伸長(zhǎng)波動(dòng)量為業(yè)內(nèi)100系列主軸表現(xiàn)優(yōu)，較適合金屬（鋁及其合金、銅等材料）、非金屬（陶瓷、石墨、亞克力、玻璃等材料）的表面高精度加工。目前，雕刻機(jī)器人常用的雕刻動(dòng)力頭類型有：旋轉(zhuǎn)銼型、銼刀型、倒角刀型。（1）旋轉(zhuǎn)銼型該類型雕刻動(dòng)力頭主要用于輕金屬與非金屬的雕刻。其主軸可以進(jìn)行任何方向自由的移動(dòng)，根據(jù)機(jī)器人程序可以對(duì)工件邊緣設(shè)置壓力，且能進(jìn)行弧形或固定角度的移動(dòng)。圖6-13旋轉(zhuǎn)銼型（2）銼刀型

該類型雕刻動(dòng)力頭適用于精密雕刻，可對(duì)金屬或石材雕刻。其主軸同樣可以在任何方向自由移動(dòng)，且在工件邊緣可以保持壓力恒定和進(jìn)行弧度或固定角度移動(dòng)。圖6-14銼刀型（3）倒角刀型

該類型雕刻動(dòng)力頭可以對(duì)孔的端面進(jìn)行平面、柱面、錐面及其他型面雕刻加工。其主軸可以軸向移動(dòng)，必要的前饋力可由程序控制設(shè)定。圖6-15倒角刀型在選擇雕刻動(dòng)力頭時(shí)，需要結(jié)合雕刻工件的形狀、材料及加工部位等要求進(jìn)行設(shè)計(jì)與選用。做一做雕刻機(jī)器人常用的三種雕刻動(dòng)力頭都有哪些特點(diǎn)？任務(wù)四雕刻生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)

工作任務(wù)通過(guò)對(duì)雕刻生產(chǎn)線的分析設(shè)計(jì)，掌握雕刻機(jī)器人系統(tǒng)工位布局的作業(yè)特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。

相關(guān)知識(shí)?雕刻機(jī)器人系統(tǒng)工位布局雕刻機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以雕刻生產(chǎn)工藝的最佳化為目標(biāo)，同時(shí)具備良好的安全性、方便的操作性及性能的可靠性。系統(tǒng)在注重標(biāo)準(zhǔn)化的同時(shí)，設(shè)計(jì)有不同的布局結(jié)構(gòu)，可對(duì)應(yīng)多種雕刻工藝要求。雕刻機(jī)器人系統(tǒng)工位布局通常具備以下特點(diǎn)：（1）雙工位系統(tǒng)，一工位進(jìn)行雕刻作業(yè)時(shí)，另一工位裝卸件，可提高工作效率。（2）具備多重安全防護(hù)功能以及故障診斷功能，安全性能高，便于維護(hù)。（3）整套系統(tǒng)由若干模塊組成，便于運(yùn)輸和安裝以及車間布局，且方便物流。（4）機(jī)械及電氣設(shè)計(jì)符合人機(jī)學(xué)原理，操作方便。（5）采用通用的快換接口，實(shí)現(xiàn)夾具快速更換。按照雕刻工位的布局或運(yùn)轉(zhuǎn)形式，雕刻機(jī)器人系統(tǒng)通常分為3大類：V型、H型和一字型。

1)V型V型布局充分考慮了操作方便性和維護(hù)方便性，適合大多數(shù)產(chǎn)品的雕刻。2)H型H型工位布局與V型工位布局的特點(diǎn)類似，適合大多數(shù)產(chǎn)品的雕刻。3)一字型一字型布局具有操作方便性和維護(hù)方便性的特點(diǎn)，適合大多數(shù)體積不太大、長(zhǎng)度不太長(zhǎng)的工件雕刻。

做一做按雕刻工位的布局或運(yùn)轉(zhuǎn)形式，雕刻機(jī)器人系統(tǒng)可分V型、H型和一字型，結(jié)合所學(xué)內(nèi)容，簡(jiǎn)述它們之間的區(qū)別。

項(xiàng)目小結(jié)本項(xiàng)目以雕刻生產(chǎn)線中上下料、雕刻、檢測(cè)等過(guò)程為應(yīng)用工藝案例，系統(tǒng)分析了典型基于工業(yè)機(jī)器人雕刻工作站各組成部分的分類、特點(diǎn)、組成和基本功能，描述了機(jī)器人雕刻的工藝流程，解析了雕刻產(chǎn)線的布局和各部件的選型方法，以案例為基礎(chǔ)重點(diǎn)講授了雕刻生產(chǎn)線的實(shí)現(xiàn)方法和部分代碼，完成了既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)。項(xiàng)目七

打磨應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目導(dǎo)讀：打磨工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)替代人工，效率高降低對(duì)操作工人身心健康的影響

項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.了解打磨機(jī)器人的分類及特點(diǎn)；2.掌握打磨機(jī)器人的系統(tǒng)組成及其功能；3.掌握打磨機(jī)器人的工藝流程特點(diǎn)及步驟；4.掌握打磨機(jī)器人工作環(huán)節(jié)的基本設(shè)計(jì)方法；5.拓展打磨機(jī)器人工作環(huán)節(jié)中的相關(guān)工藝知識(shí)。1.通過(guò)打磨機(jī)器人系統(tǒng)的工藝流程、特點(diǎn)及步驟的學(xué)習(xí)，掌握科學(xué)規(guī)范的編程方法和步驟的能力2.通過(guò)對(duì)打磨工作站的分析設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力3.在應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)過(guò)程中掌握合理利用與支配各類資源的能力4.通過(guò)拓展打磨機(jī)器人系統(tǒng)中的相關(guān)工藝知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息并利用信息的能力5.通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生自我認(rèn)知、自主學(xué)習(xí)的能力1.在小組合作學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)2.通過(guò)設(shè)計(jì)打磨工作站，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和縝密的科學(xué)思維方式3.通過(guò)打磨應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)的學(xué)習(xí)建立嚴(yán)格良好的職業(yè)習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度4.通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、精益求精的工匠精神任務(wù)一

打磨機(jī)器人介紹工作任務(wù)：1、打磨機(jī)器人的分類及特點(diǎn)2、打磨機(jī)器人的系統(tǒng)組成任務(wù)一

打磨機(jī)器人介紹一、打磨機(jī)器人的分類及特點(diǎn)1、機(jī)器人持工件2、機(jī)器人持工具（a）機(jī)器人持工件

（b）機(jī)器人持工具

圖

7-1

打磨機(jī)器人系統(tǒng)分類任務(wù)一

打磨機(jī)器人介紹一、打磨機(jī)器人的分類及特點(diǎn)1、機(jī)器人持工件（a）機(jī)器人持工件

（1）可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜幾何形狀工件的打磨（2）可將打磨后的工件直接放到發(fā)貨架上，容易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)流線化（3）在一個(gè)工位完成機(jī)器人的裝件、打磨和卸件，投資相對(duì)較?。?）打磨設(shè)備可以很大，能夠采用大功率，可以使打磨設(shè)備的維護(hù)周期加長(zhǎng)，加快打磨速度（5）可以采用便宜的打磨設(shè)備任務(wù)一

打磨機(jī)器人介紹一、打磨機(jī)器人的分類及特點(diǎn)2、機(jī)器人持工具（b）機(jī)器人持工具（1）工具要求結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕（2）打磨頭的尺寸小，消耗快，更換頻繁（3）可以從工具庫(kù)中選擇和更換所需的工具（4）可以用于磨削工件的內(nèi)部表面任務(wù)一

打磨機(jī)器人介紹一、打磨機(jī)器人的分類及特點(diǎn)總結(jié)——打磨機(jī)器人與傳統(tǒng)打磨拋光機(jī)床及手工打磨相比，具有如下特性：（1）加工過(guò)程幾乎完全自動(dòng)化，工作效率大大提升。（2）具有高度柔性和適應(yīng)能力，同套設(shè)備經(jīng)過(guò)適當(dāng)調(diào)整可快速實(shí)現(xiàn)加工其他規(guī)格產(chǎn)品的能力，大大提高了設(shè)備的使用率。（3）同時(shí)由于機(jī)器人具有多個(gè)自由度，特別適合一般設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)的曲面加工。（4）在打磨拋光過(guò)程中，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)更快速、更可靠、更系統(tǒng)的控制。（5）提高打磨質(zhì)量，產(chǎn)品精度高且穩(wěn)定性好，保證其一致性。二、打磨機(jī)器人的系統(tǒng)組成任務(wù)一

打磨機(jī)器人介紹①-機(jī)器人②-控制器③-示教器④-末端執(zhí)行器(打磨動(dòng)力頭)⑤-力傳感器⑥-變頻器⑦-自動(dòng)快換裝置（ATC）⑧-力傳感器控制器⑨-工具轉(zhuǎn)速控制電纜⑩-控制電纜圖7-2打磨機(jī)器人的系統(tǒng)組成二、打磨機(jī)器人的系統(tǒng)組成

打磨作業(yè)系統(tǒng)（1）打磨動(dòng)力頭（2）變頻器（3）自動(dòng)快換裝置任務(wù)一

打磨機(jī)器人介紹（1）打磨動(dòng)力頭任務(wù)一

打磨機(jī)器人介紹圖7-3打磨動(dòng)力頭（1）打磨動(dòng)力頭任務(wù)一

打磨機(jī)器人介紹圖7-4打磨方式（2）變頻器任務(wù)一

打磨機(jī)器人介紹圖7-5變頻器（3）自動(dòng)快換裝置任務(wù)一

打磨機(jī)器人介紹圖7-6自動(dòng)快換裝置做一做

結(jié)合所學(xué)內(nèi)容，說(shuō)一說(shuō)你對(duì)打磨機(jī)器人有那些了解？任務(wù)一

打磨機(jī)器人介紹工作任務(wù)

以案例為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)打磨工作站，能自主選擇正確的工藝流程并能設(shè)計(jì)工藝步驟，根據(jù)工藝步驟，進(jìn)行機(jī)器人示教編程，嘗試個(gè)人或小組建立打磨機(jī)器人工作站并記錄所選用的設(shè)備及具體參數(shù)。任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例一、案例背景

傳統(tǒng)的人工打磨不適合企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，打磨機(jī)器人受到前所未有的關(guān)注。任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例二、案例介紹

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖7-7

打磨工作站三、案例學(xué)習(xí)要點(diǎn)

學(xué)習(xí)本案例要注意以下要點(diǎn)：

（1）各個(gè)子系統(tǒng)在工作使用之前要注意調(diào)零、校準(zhǔn)，保證子系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)

（2）力控設(shè)備對(duì)打磨系統(tǒng)至關(guān)重要

（3）注意打磨系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的完整性與結(jié)構(gòu)性，保證系統(tǒng)運(yùn)行的合理與流暢任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例四、案例工藝流程

從宏觀需求角度，實(shí)戰(zhàn)案例的工藝流程設(shè)計(jì)以串行方式實(shí)現(xiàn)具體的工藝流程設(shè)計(jì)如下：任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-8

案例工藝流程圖五、案例設(shè)備參數(shù)本案例中涉及的設(shè)備型號(hào)及參數(shù)如下表所示：

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例表7-1

打磨工作站案例設(shè)備參數(shù)設(shè)備名稱型號(hào)品牌設(shè)備參數(shù)工業(yè)機(jī)器人ABB：IRB2600-20/1.65ABB臂展：1.65m負(fù)載：20kgPLC控制器S7-1214C西門(mén)子14DI16DODC/DC/DC除塵器G400格威萊德?功率：400V/50Hz/2.2KW打磨頭工具ACT390ATI最大轉(zhuǎn)速：10000氣動(dòng)馬達(dá)電磁閥4V210-08-B亞德客DC24V六、案例工藝步驟

根據(jù)本案例工藝流程，制定具體工藝步驟如下：

（1）打磨機(jī)器人配置

（2）PLC配置

（3）打磨參數(shù)設(shè)置

（4）打磨準(zhǔn)備

（5）除塵系統(tǒng)啟動(dòng)

（6）打磨開(kāi)始

（7）打磨補(bǔ)償

（8）打磨完成任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例六、案例工藝步驟

（1）打磨機(jī)器人配置

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-9

打磨機(jī)器人配置1六、案例工藝步驟

（1）打磨機(jī)器人配置

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-10打磨機(jī)器人配置2六、案例工藝步驟

（2）PLC配置

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-11

打開(kāi)配置GSD選項(xiàng)功能（2）PLC配置

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-12

選擇需要添加的GSD文件（2）PLC配置

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-13

在網(wǎng)絡(luò)視圖中添加機(jī)器人設(shè)備（2）PLC配置

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-14

建立機(jī)器人與PLC之間連接（2）PLC配置

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-15

分配與PLC信息交互數(shù)據(jù)區(qū)（2）PLC配置

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-16

分配機(jī)器人IP地址和PROFINET設(shè)備名稱六、案例工藝步驟

（3）打磨參數(shù)設(shè)置

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-17

打磨參數(shù)設(shè)置六、案例工藝步驟

（4）打磨準(zhǔn)備

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-18

打磨準(zhǔn)備六、案例工藝步驟

（5）除塵系統(tǒng)啟動(dòng)

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-19

除塵系統(tǒng)啟動(dòng)六、案例工藝步驟

（6）打磨開(kāi)始

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-20

打磨開(kāi)始六、案例工藝步驟

（7）打磨補(bǔ)償

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-21

打磨補(bǔ)償六、案例工藝步驟

（8）打磨完成任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖

7-22

打磨完成七、案例工藝示教

任務(wù)描述：工業(yè)機(jī)器人工件打磨單元中機(jī)器人通過(guò)末端恒力執(zhí)行器的打磨盤(pán)對(duì)工件進(jìn)行打磨。根據(jù)打磨工藝，機(jī)器人要完成的任務(wù)是通過(guò)圓弧指令將圓盤(pán)工件表面進(jìn)行覆蓋打磨。任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖7-23恒力執(zhí)行器打磨盤(pán)任務(wù)實(shí)施：

（1）設(shè)計(jì)機(jī)器人程序流程任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖7-24

程序流程圖

（2）機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所需示教點(diǎn)任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例序號(hào)示教點(diǎn)、信號(hào)和坐標(biāo)系說(shuō)明備注1damo_home機(jī)器人原點(diǎn)需示教damo_p1打磨外圓起始點(diǎn)上方需示教3damo_p2需示教4damo_p3打磨外圓弧1過(guò)渡點(diǎn)需示教5damo_p4打磨外圓弧1結(jié)束點(diǎn)需示教6damo_p5打磨外圓弧2過(guò)渡點(diǎn)需示教7damo_p6打磨外圓弧2結(jié)束點(diǎn)需示教8damo_p7打磨內(nèi)圓起始點(diǎn)上方需示教9damo_p8打磨內(nèi)圓起始點(diǎn)需示教10damo_p9打磨內(nèi)圓弧1過(guò)渡點(diǎn)需示教11damo_p10打磨內(nèi)圓弧1結(jié)束點(diǎn)需示教12damo_p11打磨內(nèi)圓弧2過(guò)渡點(diǎn)需示教13damo_p12打磨內(nèi)圓弧2結(jié)束點(diǎn)需示教14tool1打磨頭工具坐標(biāo)系需建立15tool0默認(rèn)工具坐標(biāo)系無(wú)需建立16wobj0默認(rèn)工件坐標(biāo)系無(wú)需建立17do1打磨頭信號(hào)1為打開(kāi)（3）

機(jī)器人程序設(shè)計(jì)

1)主程序編寫(xiě)任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例（3）

機(jī)器人程序設(shè)計(jì)

2)復(fù)位程序編寫(xiě)任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例（3）

機(jī)器人程序設(shè)計(jì)

3)外圓打磨程序編寫(xiě)任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例（3）

機(jī)器人程序設(shè)計(jì)

4)內(nèi)圓打磨程序編寫(xiě)任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例

（4）建立主程序main和子程序，并確保所有指令的速度值不能超過(guò)100mm/s。任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖7-25建立主程序main和子程序做一做

任務(wù)二

打磨工作站實(shí)戰(zhàn)案例

工作任務(wù)1、打磨機(jī)器人選型2、打磨動(dòng)力頭選型3、打磨砂帶機(jī)選型4、變頻器選型任務(wù)三

打磨工作站分析設(shè)計(jì)一、打磨機(jī)器人選型在選擇打磨機(jī)器人型號(hào)時(shí)，需要注意6個(gè)部分：

（1）自由度

（2）剛性

（3）定位精度

（4）工作空間

（5）編程軟件

（6）防護(hù)等級(jí)任務(wù)三

打磨工作站分析設(shè)計(jì)任務(wù)三

打磨工作站分析設(shè)計(jì)圖7-7

柔性打磨動(dòng)力頭的分類

二、打磨動(dòng)力頭選型

目前，打磨機(jī)器人常用的柔性打磨動(dòng)力頭類型有：旋轉(zhuǎn)銼型、銼刀型、刷子型、倒角刀型、磨削拋光型。

三、打磨砂帶機(jī)選型

打磨砂帶機(jī)，主要有3個(gè)關(guān)鍵部件，分別為：

（1）砂帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)

（2）砂帶

（3）接觸輪

任務(wù)三

打磨工作站分析設(shè)計(jì)

四、變頻器選型

在選擇變頻器時(shí)可以按照負(fù)載電流、負(fù)載類型、應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)進(jìn)行選擇。

（1）按負(fù)載電流

（2）按負(fù)載類型

（3）特殊應(yīng)用場(chǎng)合

任務(wù)三

打磨工作站分析設(shè)計(jì)做一做

簡(jiǎn)述打磨機(jī)器人選型的六點(diǎn)主要因素。

任務(wù)三

打磨工作站分析設(shè)計(jì)工作任務(wù)

通過(guò)對(duì)打磨生產(chǎn)線的分析設(shè)計(jì)，掌握打磨機(jī)器人系統(tǒng)工位布局的作業(yè)特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。任務(wù)四

打磨生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)打磨機(jī)器人系統(tǒng)工位布局

打磨機(jī)器人系統(tǒng)工位布局通常具備以下特點(diǎn)：（1）雙工位系統(tǒng)，一工位進(jìn)行打磨作業(yè)時(shí)，另一工位裝卸件，可提高工作效率（2）具備多重安全防護(hù)功能以及故障診斷功能，安全性能高，便于維護(hù)（3）整套系統(tǒng)由若干模塊組成，便于運(yùn)輸和安裝以及車間布局，且方便物流（4）機(jī)械及電氣設(shè)計(jì)符合人機(jī)學(xué)原理，操作方便（5）采用通用的夾具接口，實(shí)現(xiàn)夾具快速更換任務(wù)四

打磨生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)按照打磨工位的布局或運(yùn)轉(zhuǎn)形式，打磨機(jī)器人系統(tǒng)通常分為5大類：

1)V型

2)H型

3)一字型

4)水平回轉(zhuǎn)型

5)垂直翻轉(zhuǎn)型任務(wù)四

打磨生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)

4)水平回轉(zhuǎn)型

任務(wù)四

打磨生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)（a）整體布局

(b）三軸水平回轉(zhuǎn)變位機(jī)

圖

7-26

水平回轉(zhuǎn)型布局

5)垂直翻轉(zhuǎn)型任務(wù)四

打磨生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)(a）整體布局(b）三軸垂直翻轉(zhuǎn)變位機(jī)圖7-8

垂直翻轉(zhuǎn)型布局做一做

水平回轉(zhuǎn)型系統(tǒng)布局的特點(diǎn)是什么？

任務(wù)四

打磨生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)項(xiàng)目小結(jié)項(xiàng)目八裝配應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目導(dǎo)讀：不同的裝配作業(yè)所選擇的機(jī)器人系統(tǒng)也是不同的系統(tǒng)掌握裝配工作站的工藝設(shè)計(jì)方法

項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.了解裝配機(jī)器人的分類及特點(diǎn)；2.掌握裝配機(jī)器人的系統(tǒng)組成及其功能；3.掌握裝配機(jī)器人的工藝流程特點(diǎn)及步驟；4.掌握裝配機(jī)器人工作環(huán)節(jié)的基本設(shè)計(jì)方法；5.拓展裝配機(jī)器人工作環(huán)節(jié)中的相關(guān)工藝知識(shí)。1.通過(guò)裝配機(jī)器人系統(tǒng)的工藝流程、特點(diǎn)及步驟的學(xué)習(xí)，掌握科學(xué)規(guī)范的編程方法和步驟的能力2.通過(guò)對(duì)裝配工作站的分析設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力3.在應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)過(guò)程中掌握合理利用與支配各類資源的能力4.通過(guò)拓展裝配機(jī)器人系統(tǒng)中的相關(guān)工藝知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息并利用信息的能力5.通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，強(qiáng)化自我認(rèn)知、自主學(xué)習(xí)的能力1.在小組合作學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)2.通過(guò)設(shè)計(jì)裝配工作站，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和縝密的科學(xué)思維方式3.通過(guò)裝配應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)的學(xué)習(xí)建立嚴(yán)格良好的職業(yè)習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度4.通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、精益求精的工匠精神

項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施

四個(gè)任務(wù)對(duì)裝配工作站的工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行講解系統(tǒng)的掌握裝配工作站的工藝設(shè)計(jì)方法任務(wù)一裝配機(jī)器人介紹工作任務(wù)：1、裝配機(jī)器人的分類及特點(diǎn)2、裝配機(jī)器人的系統(tǒng)組成任務(wù)一裝配機(jī)器人介紹一、裝配機(jī)器人的分類及特點(diǎn)

1、裝配機(jī)器人的分類2、特點(diǎn)裝配機(jī)器人在本體上較其他類型機(jī)器人有所區(qū)別，但在實(shí)際運(yùn)用中無(wú)論是直角式裝配機(jī)器人還是關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人都有如下特性：（1）每臺(tái)裝配機(jī)器人的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)可根據(jù)工藝需要配備不同工具，以滿足生產(chǎn)線多品種，小批量、和多批次的生產(chǎn)要求，只需要簡(jiǎn)單的重新標(biāo)定、示教編程即可實(shí)現(xiàn)工具的切換。（2）裝配機(jī)器人高精度和作業(yè)穩(wěn)定性，有利于其在精益工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的拓展應(yīng)用。（3）視覺(jué)輔助功能的應(yīng)用，由于裝配過(guò)程工件誤差、尺寸跨度大、裝配關(guān)系復(fù)雜和軌跡規(guī)劃難等實(shí)際問(wèn)題，在裝配機(jī)器人的應(yīng)用過(guò)程中，通常帶有視覺(jué)輔助功能。通過(guò)機(jī)器人——手（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）、眼（視覺(jué)引導(dǎo)）的協(xié)調(diào)操作，引導(dǎo)機(jī)器人各軸準(zhǔn)確定位和抓取目標(biāo)工件，完成精確復(fù)雜裝配。任務(wù)一裝配機(jī)器人介紹二、裝配機(jī)器人的系統(tǒng)組成裝配機(jī)器人系統(tǒng)主要由機(jī)器人、控制器、示教器、裝配作業(yè)系統(tǒng)和周邊設(shè)備組成。①—機(jī)器人；

②—控制器；

③—示教器；

④—末端執(zhí)行器（吸盤(pán)）；⑤—機(jī)器人安裝平臺(tái)；

⑥—輸送系統(tǒng)；

⑦—真空負(fù)壓站；

⑧—工件圖8-1裝配機(jī)器人系統(tǒng)組成任務(wù)一裝配機(jī)器人介紹二、裝配機(jī)器人的系統(tǒng)組成裝配作業(yè)系統(tǒng)周邊設(shè)備（1）給料器（2）托盤(pán)圖8-2給料器圖8-3托盤(pán)做一做

直角式裝配機(jī)器人與關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人都有什么主要特性？

任務(wù)一裝配機(jī)器人介紹任務(wù)二裝配工作站實(shí)戰(zhàn)案例工作任務(wù)：以案例為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)裝配工作站，能自主選擇正確的工藝流程并能設(shè)計(jì)工藝步驟，根據(jù)工藝步驟，進(jìn)行機(jī)器人示教編程，嘗試個(gè)人或小組建立裝配機(jī)器人工作站并記錄所選用的設(shè)備及具體參數(shù)。任務(wù)二裝配工作站實(shí)戰(zhàn)案例一、案例背景國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人裝配技術(shù)的應(yīng)用已成為產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)；裝配機(jī)器人重復(fù)定位精度高，能夠保證裝配精度。任務(wù)二裝配工作站實(shí)戰(zhàn)案例二、案例介紹

圖8-4裝配工作站

任務(wù)二裝配工作站實(shí)戰(zhàn)案例三、案例學(xué)習(xí)要點(diǎn)

學(xué)習(xí)本案例要注意以下要點(diǎn)：（1）裝配工藝各單元配合度高，需注意工藝流程先后順序與工藝邏輯（2）不同裝配內(nèi)容，需注意設(shè)備的選型合理性（3）加強(qiáng)拓展部分的學(xué)習(xí)，思考裝配流程的優(yōu)化方案任務(wù)二裝配工作站實(shí)戰(zhàn)案例四、案例工藝流程從宏觀需求角度，實(shí)戰(zhàn)案例的工藝流程設(shè)計(jì)以串行方式實(shí)現(xiàn)具體的工藝流程設(shè)計(jì)如下：圖8-5案例工藝流程圖任務(wù)二裝配工作站實(shí)戰(zhàn)案例五、案例設(shè)備參數(shù)本案例中涉及的設(shè)備型號(hào)及參數(shù)如下表所示：

設(shè)備名稱型號(hào)品牌設(shè)備參數(shù)工業(yè)機(jī)器人ABB：IRB1200-5/0.9ABB臂展：0.9m負(fù)載：5kgPLC控制器S7-1214C西門(mén)子14DI16DODC/DC/DC機(jī)器人末端夾持工具M(jìn)HZ2-40DSMC

夾持器氣缸電磁閥4V210-08-B亞德客供電：DC24V旋轉(zhuǎn)裝配臺(tái)伺服電機(jī)ECMA-C20604RS臺(tái)達(dá)功率：400W旋轉(zhuǎn)裝配臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ASD-B2-0421-B臺(tái)達(dá)B2系列功率：400W視覺(jué)檢測(cè)相機(jī)Mech-EyeLogS梅卡曼德3D轉(zhuǎn)盤(pán)式螺絲供料器LG-C6900瀾光供料速度：50-70PCS/MIN螺釘拾取擰緊模組TMH-SPV-00-P1丹尼克爾

機(jī)器人快換盤(pán)LTC-005A領(lǐng)航5Kg表8-1裝配工作站案例設(shè)備參數(shù)六、案例工藝步驟根據(jù)本案例工藝流程，制定具體工藝步驟如下：

（1）裝配機(jī)器人配置；（2）PLC配置；（3）機(jī)器人程序啟動(dòng)；（4）執(zhí)行器取料姿態(tài)（5）執(zhí)行器上料到位；（6）初步組裝；（7）PLC與周邊設(shè)備通信配置；（8）旋轉(zhuǎn)裝配臺(tái)工作（9）視覺(jué)系統(tǒng)啟動(dòng)定位檢測(cè)；（10）裝配夾具吸釘；（11）裝配準(zhǔn)備；（12）裝配執(zhí)行（13）裝配完成；（14）啟動(dòng)更換執(zhí)行器程序；（15）快換末端執(zhí)行器；（16）完成裝配任務(wù)二裝配工作站實(shí)戰(zhàn)案例六、案例工藝步驟（1）裝配機(jī)器人配置

任務(wù)二裝配工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖8-6裝配機(jī)器人配置六、案例工藝步驟（2）PLC配置

任務(wù)二裝配工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖8-7打開(kāi)配置GSD選項(xiàng)功能六、案例工藝步驟（2）PLC配置

任務(wù)二裝配工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖8-8選擇需要添加的GSD文件六、案例工藝步驟