摘 要:本文研究目的為利用機器人替代人工,使電機外殼加工生產線能夠更快速便捷地生產產品。文中將工業機器人使用于生產流水線中的上、下料及分揀環節中,并對機器人設置相關程序,使機器人融入數控加工流程內,既能使生產自動化、科技化的同時,亦可保證產品產量、質量等參數不受影響,與人工生產對比有較大優勢。
關鍵詞:工業機器人;加工生產線;應用研究
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.058
工業機器人的設計初衷為提升生產效率,提高生產質量,因其與人類不同,不會因經多次機械操作后產生疲憊感而導致工作質量降低、速度變慢,且機器人可執行人類較難以執行的任務,如生產材料對人體較有害、生產材料經加熱無法觸摸等,目前工業機器人的設計與制作已趨于產業化,已廣泛應用于汽車、電子電器、零件加工等領域。行業發展迅速的同時亦受到了國家政策的相關支持,國家已將工業機器人設計與制造作為重點發展的十大領域之一。本文以FANUC機器人為例,將其應用于電機外殼加工生產線中,分析其應用方式,將工業機器人與數據加工線中相關部分有機結合,將二者優勢綜合性發揮。
1 加工線系統分析
1.1 系統架構
目前廣泛使用的電機外殼加工生產線已經過各類實踐,擁有一套成熟的生產模式。其主要結構由上料傳送帶、下料輸送帶、行走機器人、固定機器人、立式加工中心、數控車床、成品欄、控制系統組成,此系統中主要應用工業機器人的階段為加工與分揀階段。電機外殼零件較為復雜,系統元件較多,零件中以鋁合金材料為主,元件中存在鉆孔、攻絲、內孔等工序。使用機器人與數控加工技術結合,立足自動化視角,對元件進行加工,可使元件加工速度更快且精準度更高。
1.2 FANUC機器人生產應用
有兩類機器人應用于該生產線中,一臺為搬運機器人,一臺為行走機器人。兩類機器人由FANUC伺服電動機帶動,利用aiF12/3000電機控制,經過計算機系統計算后,確定運轉速度,保障重復精度,能夠良好的適應機床工作。在工作過程中,搬運機器人對毛坯工件進行抓取,幫助機床上料,使加工工序變得更加緊密,將工件成品擱置到傳送帶上。行走機器人與FANUC智能技術結合,可在施工下料流程中應用,在料筐中放置加工成品。
FANUC Robot 機器人為工業標準開發設計關節臂的機器人,伺服電動機驅動器械組控制活動流程,機器人不同環節結合在一處或者一個關節點。FANUC機器人為使用者提供較為開放的控制平臺。針對不同層次的使用者設計,使其更加方便的操作系統,合理應用各類傳感器。通過增加不同末端工具的方式拓展機器人功能,實現機器人功能的二次開發。
2 工業機器人于自動化系統中的應用
2.1 機器人及PLC結合應用
為保障生產現場統一管理,使信號傳輸速度穩定性得以提升,生產線需采用三菱FX3U-64MT PLC控制系統作為主站控制,在其中配置相應的功能模塊,機器人應當接受主站控制,站在主站及從站層面,實現總線控制,總線控制應用OMRON HMI動態監控組實現監控功能,PLC及機器人實現I/O通信。
生產線中需建設實時監控系統,可以對生產線機床工作狀態進行檢測,對機器人啟動條件進行觀察,保障程序合理切換,將信息有效傳輸至總站,若出現問題能夠及時報警。機器人啟動條件需滿足機器人基本需求,系統產生報警信息時,應當切換畫面,確保機器人滿足啟動條件。
現場總線技術為三菱電機公司出產的PLC總線控制系統,具有實時性、分散控制、智能通信等多種功能,能夠與不同商家出產的產品進行聯合,能夠為用戶提供多種使用環境,滿足用戶對開放結構的需求。該生產線應用總控制站FX3U-64MT作為主站,配備完善的功能模塊,不同監測站通用一個站號。將參數設置好后,還需要進行信號配置,CC-LINK硬件卡需立足信號起始位,將設置全部完成,可啟動控制柜。
應用PLC編程軟件,對系統菜單進行設置,設置相應的參數。PLC側CC-LINK參數設置結束后,需要在梯隊中將機器人所需信息及應用流程輸入,比如在運行時長階段:設置DTO KO H160 K8M300 K1 R2UI[01];DTO KO H162 K8M332 K1 R2DI[15]等系列參數。參數設置完畢可保障機器人正常工作開展。
2.2 機器人、PLC及數控機床接口
為確保機器人與數控機床間配合流暢,需將機器人、PLC及數控機床間的連接關系合理安排。在硬件應用方面可以利用屏蔽電纜方式將三者輸入點連接;軟件方面可利用對應專屬軟件對機器人各項參數等進行采集。實現機床與機器人之間的數據互通。流程設置過程中應當完成信號處理、數控機床準備等相關工作,使信號保持傳輸穩定,對數控機床工作狀態進行分析。需注意機床應做好信號準備工作。機器人應將輸出信號作為基礎信號,將PLC輸出信號作為機床控制輸入信號,如此才能起到三者信息傳遞轉化作用。
3 結束語
本次自動加工生產線,將機器人技術及PLC技術、傳感器技術等融合,能夠實現機器人及數控機床的有效組合。使數控機床工作模式轉變,使數控機床工作安全性提升,使人工勞動被逐漸取代,保障工作強度及工作效率,具有較大應用價值。應用智能機器人可實現低成本操作,使工作生產進入新的生產時代。
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作者簡介:張聚峰(1984-),男,天津人,碩士,講師,主要從事機電一體化、工業機器人教育。