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机器人抛丸机生产线的设计与实现

发布日期:2018-05-09 07:57 浏览: 作者:抛丸机生产厂家

  为了提高抛丸清理自动化生产线水平, 改善抛丸机生产线工作环境, 作者采用开放式数控结构的机器人与机械手系统,结合抛丸机工作特点 , 构造了包含设备层、控制层与管理层的基于机器人的抛丸自动化生产线,利用机器人与机械手完成抛丸工件的自动上料与落料过程,实现了抛丸清理生产线自动化。

抛丸机

一、抛丸机自动化Th产线整体介绍

  1、当前抛丸机生产线流程介绍

  当前抛丸机生产线 (如图 1 所示 )仅由抛丸机构成,工件由工人放置到抛丸机的传 送带上面 , 抛丸机传送带带动工件进入抛丸室完成抛丸动作, 然后再人为将抛丸清理结束的工件取走

图 1  抛丸机生产线示意图

  2、基于机器人的抛丸机生产线介绍

  由于抛丸机的体积 、 尺寸的原因 , 单靠机器人无法完成抛丸工件的上料与落料动作 。 因此 ,   作者构造的基于机器人的抛丸机生 产线 (如图 2所示 )由抛丸机、机器人 、 机械手以及辅助自动过程的上料整型单元和落料整型单元构成 。机器人在控制系统的作用下从待抛丸工件槽抓取抛丸工件 ;与机械手进行交接 ;在传送带末端抓取抛丸结束的工件并放入成品槽 。机械手完成的工作有 :完成与机器人的交接 ;将工件放入上料槽 ;等待与机器人的再次交接 。上料整型单元实现工件位置的整形 , 经过整型 , 保证工件与传送带运动方向垂直 。落料整型单元将抛丸结束的工件再次排序 、整形 , 并定位 , 以利于机器人抓取 。

图 2 基于机器人的抛丸机生产线示意图

二、基于机器人抛丸机自动化Th产线构建

  1、基于机器人抛丸机生产线整体结构

  基于开放式数控机器人 , 作者构造了基于机器人的抛丸机自动化生产线 , 整体结构如图 3 所示 。该抛丸机生产线由进行抛丸生产信息管理的管理层 、 负责抛丸过程机器人与机械手控制的控制层和机器人本体 、 机械手本体与抛丸机本体构成的设备层组成 。

图 3  抛丸机生产线整体结构图

  2、管理层结构

  基于机器人的抛丸生产线系统中的抛丸生产信息管理系统 (功能结构如图 4 所示 )完成抛丸订单管理 、 抛丸生产统计 、 抛丸生产监控 、抛丸工艺管理和抛丸操作人员管理等工作 。

图 4  抛丸生产信息管理 系统功能结构图

  3、控制层结构

  抛丸自动化生产线控制层 (如图 5 所示 )是整个系统的核心 , 完成机器人与机械手的控制 。控制层由决策控制系统 、 机器人控制系统和机械手控制系统三部分构成 。决策控制系统负责抛丸生产上料、落料流程控制、上料整型单元、落料整型单元与气爪控制。机器人控制系统根据决策系统的指令完成工件夹取、交接等工作 。机械手控制系统也根据决策控制系统的指令完成工件交接与上料 。

图 5  抛丸生产线控制层结构图

  基于高性能 PLC的决策控制系统可以与触摸屏 、PC实现信息交互 ,   同时基于 C -Link通信协议实现系统的扩展 , 提高了系统的开放性 。机器人控制系统采用 PC+控制卡结构 。机器人控制系统通过串口与决策控制系统信息交互 , 通过控制卡控制机器人各轴伺服驱动器 , 实现机器人工件夹取与交接动作控制。

  机械手控制系统利用 C -Link与决策控制系统进行信息交互 。根据决策控制系统的指令控制机械手伺服驱动器完成工件交接与上料 。

  4、设备层设计

  设备层包含机器人 、 机械手与抛丸机 。三台设备在决策控制系统 、 机器人控制系统和机械手控制系统的控制下完成抛丸自动生产线上料与落料 。

  (1)机器人设计

  该抛丸生产自动线机器人结构如图 6所示,包括底座、腰部、小臂驱动杆 、 小臂连杆、大臂、小臂 、腕关节、指关节和气爪等 。

图 6  机器人结构图

  (2)机械手设计

  机械手结构如图 7所示 , 包括底架 、 导轨 、 伺服电机 、 联轴器 、 丝杆 、 气爪等部件。

图 7  机械手结构图

  (3)抛丸机改造

  为了适应基于机器人抛丸自动化生产需要 , 在原有抛丸机的基础上 , 增加了上料整型单元和落料整型单元 。

  上料整型单元由挡板 、 推板 、 围框和上料槽组成 。机械手将待抛丸工件放于上料槽 , 工件经上料槽落入围框 , 在传动带的带动下 , 工件贴住挡板 。为了保证工件的位置一致 , 在机械手控制系统的作用下 , 推板在气缸作用下推动工件到固定位置 , 然后打开挡板 ,  在传送带带动下进入抛丸室 。

  落料整型单元由工件排序部分 、 工件整型部分 、工件检测部分组成 。在决策控制系统的作用下 , 排序部分每次只允许一个工件进入整型部分 ;在整形部分气缸作用下 , 工件恢复与传送带方向垂直的位置 , 然后进入检测部分 ;同时决策控制系统通过红外感应器检测工件到位情况 ,   并控制机器人夹取工件 。

  5、基于机器人的抛丸机生产线工作流程

  基于机器人抛丸机自动化生产线工作流程如图 8 所示 , 启动决策系统后 , 分别启动机器人与机械手 , 完成机器人与机械手的工作准备 。通过触摸屏或 PC监控平台启动运行生产线 , 决策控制系统等待机器人 、 机械手回零和整形单元回零结束 。决策单元根据工作状态 , 通知机器人夹取工件 ,  并控制机器人与机械手完成工件交接 。交接完成后 , 机械手根据工作流程完成工件上料 。机器人回到等待位置 , 等待决策控制系统指令 , 运动到落料整型单元夹取抛丸结束的工件 ,  并将工件放置到适当位置 。

图 8  抛丸生产线工作流程图

三、机器人的抛丸机生产线优势

  基于机器人与机械手的抛丸自动生产线 , 实现抛丸生产过程的机器人辅助上料与落料 。基于开放式数控技术 , 构造了由管理层 、 控制层和设备层构成的开放式抛丸自动化生产线 。作者构造的基于机器人的抛丸自动化生产线可以适应抛丸生产线实际 生产 ,  满足抛丸生产线自动化的要求

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