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工业机器人在缝纫机铸件加工中的应用

发布于:2015-06-17 09:31机器型号:未知 所属行业:admin2 点击:

         摘要: 针对缝纫机加工自动化生产需求,以工业机器人为对象,结合缝纫机头生产工艺,采用柔性浮动夹爪对装夹进行自动精确定位,实现缝纫机头加工的机器人自动生产工位应用。结果表明,应用机器人生产缝纫机头大大提高了生产效率,生产出的产品品质也得到有效保证。

 

  多年来,在缝纫机头加工领域,生产自动化水平还停留在较低的层度。整个加工过程多采用人工进行缝纫机头上下料工作。随着人员成本不断上涨,加工出的产品利润率越来越低。采用人工进行上下料,危险度大、效率低、次品率高等问题一直困扰着生产厂家。为了提高产品性能,降低人工在生产过程中的不利因素,部分生产厂家开始使用机器人进行机头的上下料工作,机器人作为智能装备,具有精度高,稳定性好,柔性化高等特点。通过使用机器人不但可以减低人员成本,提高设备利用率,还可以有效控制产品质量。本文以安徽埃夫特智能装备有限公司开发的ER50-C20工业机器人为应用对象,通过仿真软件,规划机器人工作轨迹路径,实现机器人搬运缝纫机头坯料进行机械加工的过程。结果显示,使用机器人进行上下料不但改善了产品质量,还减轻了员工的劳动强度,同时减低了对员工生产技能的要求。

  1、机器人结构及参数

  机器人主要由机械本体、驱动部分、计算机控制系统、传感系统、输入/输出系统接口几部分组成。该项目中使用的是埃夫特公司自主研发的ER50-C20机器人,该机器人为6自由度串联机器人。主要参数如下表:

  2、项目工艺描述以及分析

  2.1工位叙述:

  工艺如下:

  以上共计6道工序18台机床。

  该项目中机器人末端采用柔性补偿器抓手,并附带气路单元、主站PLC等。

  根据缝纫机加工工艺以及机床尺寸,该项目共计分为七个工位。第一工位为人工上料工位,主要进行拆垛以及输送。第二工位一台机器人服务四台机床,第三、四工位每台机器人各服务两台机床,第五六工位每台机器人各服务四台机床。第七工位一台机器人服务两台机床,并将加工好的产品进行码垛。(工位间通过转料台转料。第一工位为输料台输送坯料。)整线采用PLC控制,profibus总线通讯,平均上下料节拍25S。详细布局图如图2-1所示:

  工位设备包括:输送料道、ER50-C20机器人,机器人用柔性抓手,按钮盒、PLC控制系统、安全防护。

  2.2末端执行机构-柔性抓手

  根据项目工艺要求,该项目中需要采用柔性抓手,即抓手与机器人之间通过柔性补偿器连接。机器人将工件放置于机床进行加工过程中,由于机床加工要求工件定位精度为0.03mm,定位精度要求较高,而机器人的重复定位精度为+/-0.15mm,如果只采用机器人进行定位则无法满足精确定位要求。为此,在项目中引入柔性补偿机构,如工件与机床工装配合存在位置偏差,柔性补偿器将主动从不同角度对机器人进行补偿,减小工作定位销对机器人的硬接触力。通过使用柔性补偿器,不但可以避免机器人与机床工装硬接触导致的机器人过载,还可以减小机床上工装上定位销的磨损,从而实现高精度产品的上下料工作。由于该项目中,缝纫机头与机床定位销精度要求较高,为避免机器人抓手与机床发生硬接触,抓手上安装了柔性补偿器进行补偿。抓手根据厂家提供的产品数模或实际样品进行设计,样图如图2-2。

  3、控制系统工作原理以及仿真。

  3.1系统控制逻辑图如图3-1所示:

  整个项目采用PLC作为主控单元,通过在人机交互界面上操作以及监控机器人的状态,在进入自动状态下,只需操作按钮站就可实现生产线的启动和停止。PLC通过控制独立的机器人系统以及机床系统进行协调作业。

  首先,将电控系统上电,启动PLC,PLC控制机器人以及机床进行自检,机床进行自检,如有故障机床将停止。此时机器人检测是否在等待工作位置,如不在工作位置将停机。如机器人以及机床均在指定位置机器人、料道以及机床将进行协调作业,完成一次工作后,将自动进入下月一次循环。

  3.4工位仿真布局图:

  通过使用Delmia离线仿真软件,对现场机器人进行三维布局。从而验证机器人柔性抓手以及机器人之间是否存在干涉。同时根据仿真结果测算机器人工作节拍,确认机器人底座高度,各个机床摆放位置,验证机器人可达范围,保证机器人与机床之间最大有效服务距离等工作。详细仿真图如图3-2所示.:

  3.5机器人示教

  通过现场对机器人轨迹记录,位姿修改,IO信号设置,完成机器人与机器人的配合。经过初次调试后,优化机器人运动轨迹,删除部分多余运动轨迹点,缩短机器人信号通讯时间,提高机器人工作效率,并通过设置机器人干涉区,防止机器人间以及机器人与机床的潜在碰撞,提高生产线稳定性。当两台机器人存在潜在碰撞危险时,优先出发第一台机器人进入干涉区信号,防止其他机器人进入潜在碰撞区。

  总结:通过使用机器人进行缝纫机头上下料,不但可以降低员工劳动强度,还可以提高产量,降低产品在生产过程中存在的潜在风险。使用机器人生产的缝纫机头,不但加工精度得以保障,而且废品率也大幅降低,产品一致性以及质量远远好于人工生产的产品。

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