工業(yè)機器人的生產(chǎn)線及工作站

1、第八章工業(yè)機器人生產(chǎn)線和工作站、工業(yè)機器人作為先進制造技術和自動化裝備的典型代表，不僅對先進制造業(yè)的發(fā)展有著重要作用，對高新技術產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也有著顯著的促進作用。 作為新興的高新技術產(chǎn)業(yè)和智能化產(chǎn)業(yè)，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)具有由一般的高新技術產(chǎn)業(yè)所表現(xiàn)的特征：高投入、高風險、高收益、高技術、高難度、高潛力等。 機器人實現(xiàn)了FMS (flexiblemanufacturingsystem )、FA(Factory Automation )、CIMS (computerintegratedmanufacturingsystem )。 本章著重介紹構成FMS、FA、CIMs的重要基礎自動化加工單元機

2、器人工作站和機器人生產(chǎn)線的構成和設定修訂原則、機器人末端執(zhí)行器(工具)和位移機等擴大機器人應用領域和范圍的重要輔助設備和技術樹， 在生產(chǎn)線上引進機器人系統(tǒng)的方法1 )調(diào)查可行性分析技術的可行性和先進用戶的現(xiàn)場調(diào)查、類似作業(yè)實例投資上的可能性和合理性工程實施中的可能性和變更可能性2 ) 工作站和生產(chǎn)線的詳細設定修訂計劃和系統(tǒng)設定修訂布局設定擴大機器人應用范圍輔助設備的選擇和設定訂控制系統(tǒng)設定修訂支援系統(tǒng)故障、制作停止對策工程施工設施修訂采購資料3 )制造和試運行制造和試運行，根據(jù)詳細設定修訂階段決定的施工圖紙、說明書進行配置進行采購，然后進行安裝、測試、調(diào)試，在達到預期的技術要求的同時，對管理人

3、員、作業(yè)人員進行培訓。 4 )交貨使用-利用率檢查、改良、評價、機器人工作站是使用一臺或多臺機器人，分配相應的外圍設備，完成某特定工序的作業(yè)的獨立生產(chǎn)系統(tǒng)，也稱為機器人作業(yè)單元。 主要由機器人及其控制系統(tǒng)、輔助設備和其他外圍設備構成。 在這樣的結構中，機器人及其控制系統(tǒng)需要盡量選擇標準裝置，在個別特殊的情況下(冶金行業(yè)的熱鋼坯的搬運機器人等)需要設定、修正專用機器人。 另一方面，末端執(zhí)行器等輔助設備及其他外圍設備因應用情況和工件特點的不同而有很大差異，在此闡述一般工作站的結構和設置修正原則，結合實例進行簡單說明。 工業(yè)用機器人工作站的構成和設定修正原則，該工作站的特點是，手工裝卸工件的時間比機

4、器人焊接作業(yè)時間短，能靈活運用機器人，生產(chǎn)效率高。 作業(yè)人員遠離機器人的工作空間，安全性好。 通過在轉(zhuǎn)盤上交換工件，工作站整體的占有面積相對變小，整體的布局也有利于工件的物流。 1 )機器人2 )機器人末端執(zhí)行器3 )夾具和變位器4 )機器人座椅框架5 )組件和安全裝置6 )動力源7 )作業(yè)對象的儲藏設備8 )檢查、監(jiān)視和控制系統(tǒng)、機器人末端執(zhí)行器(稱為工具)是機器人的主要輔助設備，工作測試同一機器人，因為安裝了不同的末端執(zhí)行器，不同的作業(yè)完成，用于不同的牛的生產(chǎn)場景時，多數(shù)情況下需要特別修正，與機器人的機種，整體的布局，作業(yè)順序有直接關系。 選擇安全的帶防撞陶瓷的標準機器人用焊槍。 夾具和變

5、位機是固定作業(yè)對象，改變相對于機器人的位置和姿勢的設備，在機器人規(guī)定的作業(yè)空間和柔軟性的條件下可以得到高品質(zhì)的作業(yè)，配套和安全裝置是機器人及其輔助設備的周邊設備和零件。 它們各自相對獨立，分散，但各個部分不可缺少。包括配對設備、電氣控制柜、操作箱、安全保護裝置、配線槽管保護裝置等。 本例的焊接電源、焊槍和送絲機構是獨立的配套設備，安全柵及操作區(qū)域的對射型光電管等發(fā)揮安全保護作用，另有一套焊槍清掃裝置，配套和安全裝置、動力源：機器人的外圍設備多采用空氣、液體作為動力電源有特別需要的設備和修正器，還應配置專用的電源系統(tǒng)(可編程電源-三角洲、安捷倫、朝陽等)。 的雙曲馀弦值。 由于作業(yè)對象的儲藏設備

6、作業(yè)對象需要經(jīng)常向工作站臨時、供給、移動或翻轉(zhuǎn)，所以工作站也經(jīng)常配置臨時放置臺、送料器、移動小車或翻轉(zhuǎn)臺等設備。 檢測監(jiān)控系統(tǒng)檢測監(jiān)控系統(tǒng)對于一些工作站來說是非常必要的，是生產(chǎn)線用的工作站。 例如，作業(yè)對象是否到達，有無品質(zhì)事故，各種設備是否正常運轉(zhuǎn)等，需要配置檢查和監(jiān)視系統(tǒng)。 一般而言，機器人工作站往往是自動化度高的作業(yè)單元，往往具有獨自的控制系統(tǒng)。 目前使用最多的是PLC系統(tǒng)，該系統(tǒng)在能夠管理本站有序的正常工作的同時，還能夠結合高級管理計算機提供產(chǎn)品數(shù)量等各種信息。 1 )在修訂前必須充分分析作業(yè)對象，制定最合理的作業(yè)技術2 )必須滿足作業(yè)的功能要求和環(huán)境條件3 )必須滿足生產(chǎn)節(jié)拍的要求4

7、 )整體及各構成部分都必須滿足安全規(guī)范及標準5 ) 各設備及控制系統(tǒng)應具有故障顯示及警報裝置6 )維護修理容易7 )操作系統(tǒng)應簡單明了，操作和人工干預容易8 )操作系統(tǒng)應容易網(wǎng)絡控制9 ) 工作站便于集團生產(chǎn)10 )經(jīng)濟、快速生產(chǎn)這10項設置修訂原則共同體現(xiàn)了工作站用戶的多方面需求，簡而言之，可以用一切方式滿足用戶的要求。 機器人工作站的一般設置修正原則是對工作對象(工作)及其技術要求的細致分析，直接影響工作站整體布局、機器人型號的選擇、末端執(zhí)行器和位移機等結構及其他外圍設備的型號等。 在設置修訂作業(yè)這一內(nèi)容上花費的能源和時間約占總設置修訂時間的15-50分鐘。 工作越復雜，工作的難度就越大，

8、投入能量的比例就越大。分析越完成，工作站的設置修訂依據(jù)就越充分，將來工作站的性能、調(diào)試時間、變更量就越少。 一般而言，工件的分析如下：1)工件的形狀；2 )工件的尺寸和精度；3 )工件的品質(zhì)、材料、強度；4 )作業(yè)要求年生產(chǎn)量、作業(yè)制度、占有空間、操作方式、自動化的程度、作業(yè)順序和過程要求、機器人的選擇、機器人選擇時機器人的選擇也受到機器人市場的供給要素的影響而且，它們可以利用，價格便宜，性能可靠，并且如果有良好的售后服務，應該最優(yōu)先選擇。 現(xiàn)在，機器人在很多生產(chǎn)領域得到了廣泛的應用。 例如裝配、焊接、涂裝、搬運碼垛等。 各個應用領域都有各自不同的環(huán)境條件，因此，機器制造商可以根據(jù)各自的應用環(huán)

9、境和作業(yè)特點，相繼生產(chǎn)出各種類型的機器人供用戶選擇。 各廠家為自己的產(chǎn)品提供了最佳的應用領域，他們不僅考慮了功能要求，還考慮了其他應用中的問題，如強度剛性、軌跡精度、粉塵及溫濕度等珠保持要求。在工作站中選擇機器人時，首先參考制造商提供的產(chǎn)品說明*，工作站的生產(chǎn)節(jié)拍所要求的生產(chǎn)節(jié)拍是指完成一個工件規(guī)定的處理作業(yè)內(nèi)容所需要的時間，即用戶規(guī)定的生產(chǎn)量是機器人工作站完成一個工件的規(guī)定的處理作業(yè)內(nèi)容所需要的時間，即工作站完成一個工件的規(guī)定的處理作業(yè)內(nèi)容所需要的時間。 在整體設定修正階段，首先，根據(jù)修正計劃年生產(chǎn)量計算生產(chǎn)節(jié)拍，然后，分析具體的工件，計算各處理動作的時間，決定工件處理作業(yè)完成的生產(chǎn)周期。

10、生產(chǎn)周期生產(chǎn)節(jié)拍的處理方法：1)修改設置工位2 )增加輔助裝置3 )增加機器人工位數(shù)4 )增加機器人點焊作業(yè)時間，根據(jù)產(chǎn)業(yè)機器人安全規(guī)范國家標準，在修改安全防護設置時，應遵循以下兩個原則2 )安全防護空間內(nèi)、安全規(guī)范和標準。 在工作站上設置光幕、電磁場、感壓裝置、超聲波和紅外線裝置、攝像裝置等各種傳感器，當人無緣無故地進入防護區(qū)域時，必須立即停止工作站內(nèi)的各種運動設備。 在機器人生產(chǎn)線、機器人工作站、機器人生產(chǎn)線中，機器人工作站相對獨立，是與外部密切相關的部分。 在作業(yè)內(nèi)容、外圍設備、動力系統(tǒng)方面多為獨立，但在控制系統(tǒng)、生產(chǎn)管理和物流等方面與其他工作站和上位管理訂正機系統(tǒng)一體化。 非機器人工作

11、站，1 )專用裝置工作站2 )人工處理工作站3 )空工作站、物流系統(tǒng)物流系統(tǒng)是機器人生產(chǎn)線的重要組成部分，是各工作站之間工件的運輸、定位，進而是夾緊、工件的物流系統(tǒng)各自連接獨立的工作站單元，形成流動的生產(chǎn)線系統(tǒng)。 生產(chǎn)線越大，自動化程度越高，物流系統(tǒng)也越復雜。 常用的輸送形式有鏈式輸送、皮帶輸送、專用輸送機、自由車輸送和同步移動機構等，設定修正時必須根據(jù)生產(chǎn)線的類型、工件的特征和整體的設定修正思想等要素來決定輸送方式。 夾具板(各工位的各塊)被放置在由鏈條驅(qū)動的支承輥上，一周一次沿圖示箭頭方向循環(huán)，形成封閉的物流系統(tǒng)。 各工作站具有托盤的擋塊、定位機構，以便各板正確地停留在各工作站的固定位置。

12、 在這樣的物流形式中，要求各區(qū)塊的調(diào)色板查詢的精度的匹配性較高。 動力系統(tǒng)是機器人生產(chǎn)線必不可少的構成要素，驅(qū)動各種裝置相機構實現(xiàn)規(guī)定的動作。 動力系統(tǒng)可分為電動、液動相氣壓三種類型。 可以在一條生產(chǎn)線上單獨使用，也可以混合使用。 一般來說，各站的動力系統(tǒng)應該相對獨立，物流系統(tǒng)的動力也應該相對獨立，這種配置方式便于各站的個別調(diào)整和維護。 使用被動或氣壓時，各站必須分別設置液壓站或氣源系統(tǒng)，構成自身的動力系統(tǒng)。 液動在工件較重或需要較大的驅(qū)動力的情況下，多用于中小型工件或驅(qū)動力較小的情況。電動在要求連續(xù)運動、速度變化頻繁、停留位置多、要求正確或行程大、液壓缸或氣缸困難的情況下使用。 控制系統(tǒng)控制

13、系統(tǒng)是機器人生產(chǎn)線的神經(jīng)中樞，接受外部信息，經(jīng)過處理發(fā)出指令，指導各職能部門按規(guī)定的要求協(xié)調(diào)作業(yè)，生產(chǎn)合格的產(chǎn)品。 控制系統(tǒng)的規(guī)模應滿足生產(chǎn)線自動化程度的要求。一個生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)可以分為生產(chǎn)線的子生產(chǎn)線的工作站的三層，構成相互關聯(lián)的信息網(wǎng)絡。 在輔助設備和安全裝置的機器人生產(chǎn)線上，其他幾個輔助構成部分是必不可少的，非常重要。 有些工作需要一套采購設備作為工作站獨立的一部分，一條生產(chǎn)線上有多種不同用途的設備。 例如加工機、焊機、噴霧緩慢裝置、測量裝置等，它們的合理選擇和性能直接影響機器人生產(chǎn)線的運行質(zhì)量。 安全裝置是機器人生產(chǎn)線中最重要的組成部分，直接關系到人身和設備的安全和生產(chǎn)線的正常工作。

14、 生產(chǎn)線上的排列比較分散，應該作為整體來處理。 對與運動相關的每個區(qū)域進行分析，決定是否設置安全裝置。 一般區(qū)域包括：操作員可以進出或進出工件的區(qū)域、機器人不能到達的區(qū)域、快速啟動設備和機構的外圍圍欄、操作員和作業(yè)區(qū)域的分隔和有害物質(zhì)的防護等。 報警系統(tǒng)應監(jiān)測上述區(qū)域和相關設備的正常運行。 機器人生產(chǎn)線的設定修訂原則對于機器人生產(chǎn)線的設定修訂來說，除了滿足機器人工作站的設定修訂原則以外，還必須遵循以下10個原則：1)各工作站必須具有相同或接近的生產(chǎn)周期2 )工作站之間的緩沖區(qū)物流系統(tǒng)必須順暢，避免交叉和逆流4 )生產(chǎn)線必須具有混流生產(chǎn)的能力5 )生產(chǎn)線必須保留再改造的優(yōu)點6 )夾具有具體一致的

15、精度要求7 )各工作站的控制系統(tǒng)是兼容的生產(chǎn)線布局的合理占地面積必須最小化；9 )安全監(jiān)控系統(tǒng)合理可靠；10 )最重要的工作站或生產(chǎn)設備需要替代儲備。 不滿意時的措施：1)分散作業(yè)內(nèi)容；2 )工作站重疊設置；3 )對接工序、工作站間緩沖區(qū)(庫)、物流系統(tǒng)物流系統(tǒng)是機器人生產(chǎn)線的主動脈，其運輸性、合理性和可靠性是維持生產(chǎn)線順暢的基本條件生產(chǎn)線混線生產(chǎn)能力、機器人生產(chǎn)線是投資大、使用周期長、效益長的實際工程。 決策時要根據(jù)自己的發(fā)展規(guī)劃和對產(chǎn)品未來的預測進行認真研究，使投入的生產(chǎn)線最大限度地滿足品種和產(chǎn)品改造的要求。 這必然提出生產(chǎn)線具有混流生產(chǎn)能力的問題。 混流生產(chǎn)戶是指在同一生產(chǎn)線上能夠完成同

16、種工件的多型多品種的生產(chǎn)作業(yè)，或者只需進行簡單的設備備品的變換和調(diào)整，就能夠迅速應對新型工件的生產(chǎn)。 這是修訂機器人生產(chǎn)線的重要原則，也是難易度高、技術水平要求高的內(nèi)容的一部分。 這是測定機器人生產(chǎn)線水平的重要指標，混流能力越強，生產(chǎn)線的價值、使用效率及壽命越高。 混流生產(chǎn)的基本要求包括工件夾具共用或可更換、末端執(zhí)行器共用或可更換、工件種類識別準確、機器人控制程序分類和物流系統(tǒng)滿足最大工件運輸?shù)葍?nèi)容。 生產(chǎn)線再改造工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品必須隨著市場需求的變化而變化，高新技術的進步和市場競爭也促使企業(yè)引進新技術、改造舊技術。 生產(chǎn)線是一項投資相對較大的工程，必須從發(fā)展的角度處理生產(chǎn)線的整體設置修訂和具體

17、的部件設置修訂，為生產(chǎn)線留有重新改造的馀地。 主要是預約工作站、整體更換某部件、預測增設新裝置和設備的空間、預測增設新裝置和設備的空間，從這些方面考慮，預約控制線點數(shù)和氣路通道數(shù)的控制軟件將留在程序接口等中修訂20%左右的馀量、機器人的末端執(zhí)行器、機器人末端執(zhí)行器時，請注意以下基本要求。1 )末端執(zhí)行器根據(jù)機器人作業(yè)的要求進行修正，盡量選擇自己決定的標準基礎部件，例如缸、缸、傳感器等，用適當?shù)臋C構連接，組合適合生產(chǎn)作業(yè)要求的末端執(zhí)行器。 由于新末端執(zhí)行器的出現(xiàn)，可以增加機器人的新應用場所。 2 )末端執(zhí)行器的質(zhì)量應盡量輕、緊湊。 3 )正確處理末端執(zhí)行器的萬能性和專用性。 萬能的末端執(zhí)行器在結構上相當復雜，幾乎無法實現(xiàn)。 目前，在實用化中，最適合結構簡單、萬能性不強的末端執(zhí)行器，因此必須重點開發(fā)各種專用、高效的末端執(zhí)行器和末端執(zhí)行器的快進裝置，實現(xiàn)機器人