國產工業機器人打磨系統設計

賈時成 孫英飛

（安徽埃夫特智能裝備有限公司，安徽 蕪湖 241007）

1 引言

在打磨業人工進行作業較多。這種打磨方式能提升產品質量但也存在缺點：（1）因打磨現場的工作環境惡劣，火花與粉塵對人體傷害使從業者減少；（2）隨經濟發展，工人的工資與材料費用增加，使成本提升；（3）工作時工人依照經驗判斷是否加工完成，因此加工質量無法保證；（4）因工人無法長時間集中去做重復性工作，導致工作效率低，工作連續性無法保持穩定。

國外有機器人在打磨行業的應用，但昂貴的價格和售后服務使很多廠家忘卻止步。國產工業機器人在打磨和拋光行業中尚在發展階段，但價格便宜、服務周到，在打磨和拋光業中占有一定市場。本文所述的國產工業機器人是由安徽埃夫特智能裝備有限公司自主研發生產的ER50-C20型工業機器人在打磨和拋光行業中的應用。

2 設計思路

2.1 行業需求

由于打磨行業的以上弊端，導致行業勞力銳減。公司根據際客戶需求，研究開發的ER50-C20型工業機器人，主要面向打磨和拋光市場。自動打磨系統主要由工業機器人、打磨設備、力反饋控制系統、離線編程軟件、校準裝置、在線控制系統等組成，覆蓋了打磨和拋光工藝的各方面，先進技術使系統能處理各種復雜形狀的工件，且保證工件加工質量和產品一致性，可以極大提高生產效率和成品率，同時又用安裝在磨削拋光設備上的力反饋自適應系統，實時反饋加工受力狀態，使系統能實現均勻磨削，提高被加工表面質量一致性，實現復雜形狀工件磨削拋光自動化。

圖1 鑄管承口自動打磨系統三維仿真

2.2 機器人設計參數

（1）基本參數

ER50-C20型 機器人末端最大負載：50kg，最大臂展半徑：2146mm。

（2）各軸最大速度和活動范圍

表1

3 打磨機器人系統設計

本文以實際應用的鑄管承口自動打磨系統為例，整體介紹一下機器人打磨系統的設計和組成。

圖2 自動打磨系統流程控制圖

如圖1所示，鑄管承口自動打磨系統三維仿真示意圖。

其中：1六自由度工業機器人，是整個打磨系統中的主要執行者；2鑄管固定裝置，用于保證鑄管相對位置不變；3打磨刀具，有自適應補償功能，用于打磨鑄管承口；4對刀平面，用于打磨磨損或換刀過程中對機器人末端工具的校準；5鑄管檢測裝置，用于識別生產線上不同的鑄管產品，從而調用不同打磨程序；6待打磨的球墨鑄鐵管；7從動托輪裝置，用于打磨過程中對鑄管傳動。

系統由PLC作為主控單元，由PLC控制機器人、鑄管固定裝置、托輪電機、鑄管管徑識別裝置和打磨工具等協調運動。PLC主要實現和機器人相互通信邏輯判斷等功能，啟動PLC后啟動機器人，由PLC控制機器人、固定裝置、管徑識別裝置和打磨工具等動作。機器人正常運行則反饋給PLC一個運行正常信號，機器人自檢出目前位置姿態確認是否安全，如處于安全區域則發出高電平，允許鑄管輸送裝置輸送新的鑄管工件，如進入打磨區域則為低電平，禁止輸送裝置輸送新的鑄管工件，PLC發送鑄管固定裝置開始動作信號，固定好鑄管工件，再觸發鑄管管徑識別裝置，判斷當前鑄管工件型號，PLC同時將這些信號發給機器人，機器人根據所發信號，系統自動調用打磨程序。機器人發送啟動托輪電機和啟動打磨工具命令，進行鑄管承口的打磨工序。機器人完成打磨后，回到安全區域發給PLC打磨任務完成命令，機器人調用對刀補償程序，由于打磨過程中對打磨工具的磨損，需要對打磨工具進行相應補償，同時PLC接受到打磨任務完后，啟動鑄管輸送裝置輸送出打磨過的鑄管工件，PLC進入下一循環周期。

結語

該鑄管承口自動打磨系統已連續運行數月，狀況良好，打磨鑄管承口不僅打磨效果良好，保證產品一致性，不僅改善惡劣的工作環境，提高了生產率。該鑄管承口自動打磨系統的成功運行開啟國產工業機器人在打磨業的應用，相信不久的將來，打磨和拋光業中會看到更多國產機器人的身影。

[1]龐明.機器人設計與實現[M].北京：科學出版社，2007.