碼垛機器人及其操作應(yīng)用-課件

知識目標(biāo):

2.掌握碼垛機器人的系統(tǒng)組成及功能。

3.熟悉碼垛機器人作業(yè)示教的基本流程。能力目標(biāo):

1.了解碼垛機器人的分類及特點。

1.能夠識別碼垛機器人工作站的基本構(gòu)成。

4.熟悉碼垛機器人的周邊設(shè)備與布局。

2.能夠進(jìn)行碼垛機器人的簡單作業(yè)示教。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用

碼垛機器人是經(jīng)歷人工碼垛、碼垛機碼垛兩個階段發(fā)展而成的自動化碼垛作業(yè)智能化設(shè)備。碼垛機器人的出現(xiàn),不僅可以改善勞動環(huán)境,而且在減輕工人勞動強度、保證人身安全、減少輔助設(shè)備資源、提高勞動生產(chǎn)率等方面具有重要的意義。碼垛機器,可使運輸工業(yè)加快碼垛效率,提升物流速度,獲得整齊統(tǒng)一的物垛,減少物料破損與浪費。因此,碼垛機器人正逐步取代傳統(tǒng)碼垛機器,以實現(xiàn)生產(chǎn)制造“新自動化、新無人化”,碼垛行業(yè)也將因碼垛機器人的出現(xiàn)而步入“新起點”。本任務(wù)的內(nèi)容是:通過學(xué)習(xí),掌握碼垛機器人的特點、基本系統(tǒng)組成、周邊設(shè)備和作業(yè)程序,并能掌握碼垛機器人作業(yè)示教的基本要領(lǐng)和注意事項。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用

一、碼垛機器人的分類及特點解放出來,已在各個行業(yè)的包裝物流線中發(fā)揮重大作用。歸納起來,碼垛

機器人主要有以下幾個方面的優(yōu)點:1)占地面積小,動作范圍大,減少廠源浪費。2)能耗低,降低運行成本。3)提高生產(chǎn)率,使勞動者擺脫繁重體力勞動,實現(xiàn)“無人”或“少人”碼垛。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用正文4)改善工人工作條件,擺脫有毒、有害環(huán)境。5)柔性高、適應(yīng)性強,可實現(xiàn)不同物料碼垛。6)定位準(zhǔn)確,穩(wěn)定性高。碼垛機器人作為工業(yè)機器人當(dāng)中一員,其結(jié)構(gòu)形式和其他類型機器人相

似(尤其是搬運機器人)。碼垛機器人與搬運機器人在本體結(jié)構(gòu)上沒有過

多區(qū)別,通?？梢哉J(rèn)為碼垛機器人本體比搬運機器人本體大。在實際生

產(chǎn)當(dāng)中,碼垛機器人多為四軸且多數(shù)帶有輔助連桿,連桿主要起增加力矩和平衡的作用。碼垛機器人多不能進(jìn)行橫向或縱向移動,安裝在物流線

末端。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用常見的碼垛機器人多為關(guān)節(jié)式碼垛機器人、擺臂式碼垛機器人和龍門式碼垛機器人,如圖3-2-1所示。圖3-2-1碼垛機器人a)關(guān)節(jié)式碼垛機器人b)擺臂式碼垛機器人c)龍門式碼垛機器人任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用二、碼垛機器人的系統(tǒng)組成碼垛機器人需要與相應(yīng)的輔助設(shè)備組成一個柔性化系統(tǒng),才能進(jìn)行碼垛作業(yè)。以關(guān)節(jié)式為例,常見的碼垛機器人主要由操作機、控制系統(tǒng)(包括控制柜)、碼垛系統(tǒng)(包括氣體發(fā)生裝置、真空發(fā)生裝置、夾板式手爪)和安全保護(hù)裝置組成,如圖3-2-2所示。操作者可通過示教器和操作面板進(jìn)行碼垛機器人運動位置和動作程序的示教,設(shè)定運動速度、碼垛參數(shù)等。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-2碼垛機器人系統(tǒng)的組成1—機器人控制柜2—示教器3—氣體發(fā)生裝置4—真空發(fā)生裝置5—操作機6—夾板式手爪7—底座關(guān)節(jié)式碼垛機器人常見本體多為四軸碼垛機器人,也有五軸、六軸碼垛機器人,但在實際包裝碼垛物流線中,后兩種碼垛機器人相對較少。碼垛主要在物流線末端進(jìn)行,碼垛機器人安裝在底座(或固定座)上,其位置的高低由生產(chǎn)線高度、托盤高度及碼垛層數(shù)共同決定。多數(shù)情況下,碼垛精度的要求沒有機床上下料搬運精度高,為節(jié)約成本、降低投入資金、提高效益,四軸碼垛機器人足以滿足日常碼垛要求。圖3-2-3所示為KUKA公司、FANUC公司、ABB公司、YASKAWA公司的碼垛機器人本體。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-3碼垛機器人本體a)KUKA公司的KR700PAb)FANUC公司的M-410iBc)ABB公司的IRB660d)YASKAWA公司的MPL80碼垛機器人的末端執(zhí)行器是夾持物品移動的一種裝置,常見

的結(jié)構(gòu)形式有吸附式、夾板式、抓取式、組合式。1.吸附式末端執(zhí)行器在碼垛中,吸附式末端執(zhí)行器主要為氣吸附,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食

品、煙酒等行業(yè)。吸附式末端執(zhí)行器依據(jù)吸力不同可分為氣吸附

和磁吸附。(1)氣吸附氣吸附主要是利用吸盤內(nèi)壓力和大氣壓之間的壓力差進(jìn)行工作,依據(jù)壓力差分為真空吸盤吸附、氣流負(fù)壓氣吸附、擠壓排氣負(fù)壓氣吸附等,如圖3-2-4所示。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-4氣吸附a)真空吸盤吸附1—橡膠吸盤2—固定環(huán)3—墊片4—支承桿5—基板6—螺母b)氣流負(fù)壓氣吸附1—橡膠吸盤2—心套3—透氣螺釘4—支承架5—噴嘴6—噴嘴套c)擠壓排氣負(fù)壓氣吸附1—橡膠吸盤2—彈簧3—拉桿任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用1)真空吸盤吸附。真空吸盤吸附通過連接真空發(fā)生裝置和氣體發(fā)生裝置

實現(xiàn)抓取和釋放工件,工作時,真空發(fā)生裝置將吸盤與工件之間的空氣吸

走使其達(dá)到真空狀態(tài),吸盤內(nèi)的氣壓小于吸盤外大氣壓,工件在外部壓力

的作用下被抓取。2)氣流負(fù)壓氣吸附。利用流體力學(xué)原理,通過壓縮空氣(高壓)高速流動帶

走吸盤內(nèi)氣體(低壓),使吸盤內(nèi)形成負(fù)壓,同樣利用吸盤內(nèi)、外壓力差完

成取件動作,切斷壓縮空氣隨即消除吸盤內(nèi)負(fù)壓,完成釋放工件的動作。3)擠壓排氣負(fù)壓氣吸附。利用吸盤變形和拉桿移動改變吸盤內(nèi)、外部壓

力,完成工件的吸取和釋放動作。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用吸盤的種類繁多,一般分為普通型和特殊型兩種類型。普通型吸盤包括

平面吸盤、超平吸盤、橢圓吸盤、波紋管形吸盤和圓形吸盤;特殊型吸

盤是為了滿足在特殊應(yīng)用場合而設(shè)計使用的,通?？煞譃閷Ｓ眯臀P和

異形吸盤,其結(jié)構(gòu)形狀因吸附對象的不同而不同。吸盤的結(jié)構(gòu)對吸附能

力的大小有很大的影響。材料對吸盤的吸附能力也有較大的影響,目前

吸盤常用材料多為丁腈橡膠(NBR)、天然橡膠(NR)和半透明硅膠(SIT5)

等。不同結(jié)構(gòu)和材料的吸盤被廣泛應(yīng)用于汽車覆蓋件、玻璃板件、金

屬板材的切割及上下料等場合,適合抓取表面相對光滑、平整、堅硬及

微小的材料,具有高效、無污染、定位精度高等優(yōu)點。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用附、永磁吸附、電永磁吸附等,如圖3-2-5所示。1)電磁吸附是在內(nèi)部勵磁線圈通直流電后產(chǎn)生磁力,從而吸附導(dǎo)磁性工

件。2)永磁吸附是利用磁力線通路的連續(xù)性及磁場疊加性工作的。一般永磁

吸盤(多用釹鐵硼為內(nèi)核)的磁路為多個磁系,通過磁系之間的相互運動來

控制工作磁極面上的磁場強度,進(jìn)而實現(xiàn)工件的吸附和釋放動作。3)電永磁吸附是利用永磁磁鐵產(chǎn)生磁力,利用勵磁線圈對吸力大小進(jìn)行

控制,起到開、關(guān)作用的。電永磁吸盤結(jié)合永磁吸盤和電磁吸盤的優(yōu)點,

應(yīng)用十分廣泛。(2)磁吸附磁吸附是利用磁力吸取工件的。常見的磁吸附分為電磁吸任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-5磁吸附a)永磁吸附1—非導(dǎo)磁體2—永磁鐵3—磁軛4—工件b)電磁吸附1—直流電源2—勵磁線圈3—工件任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用電磁吸盤的分類方式多種多樣,依據(jù)形狀可分為矩形磁吸盤、圓形磁吸

盤;按吸力大小分普通磁吸盤和強力磁吸盤等。由前述可知,磁吸附只能

吸附對磁產(chǎn)生感應(yīng)的物體,故對于要求不能有剩磁的工件是無法使用,且

磁力受溫度影響較大,所以在高溫下工作也不能選擇磁吸附,故其在使用

過程中有一定的局限性,常適合要求抓取精度不高且在常溫下工作的工

件。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用2.夾板式末端執(zhí)行器夾板式末端執(zhí)行器(手爪)是碼垛過程中最常用的一類手爪,常見的夾板式手爪有單板式和雙板式兩種結(jié)構(gòu),如圖3-2-6所示。夾板式手爪主要用于整箱或規(guī)則盒的碼垛,可用于各行各業(yè)。夾板式手爪的夾持力度比吸附式手爪大,可一次碼一箱(盒)或多箱(盒),并且兩側(cè)板光滑,不會損壞碼垛產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。單板式手爪與雙板式手爪的側(cè)板一般都會有可旋轉(zhuǎn)爪鉤,需單獨由機構(gòu)控制,工作狀態(tài)下爪鉤與側(cè)板成90°,起到撐托工件、防止其在高速運動中脫落的作用。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用正文圖3-2-6夾板式手爪結(jié)構(gòu)a)單板式結(jié)構(gòu)b)雙板式結(jié)構(gòu)任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用3.抓取式末端執(zhí)行器抓取式末端執(zhí)行器(手爪)可靈活適用于不同形狀和內(nèi)含物(如大米

、砂礫、塑料、水泥、化肥等)物料袋的碼垛。圖3-2-7所示為

ABB公司為IRB460和IRB660碼垛機器人配套的專用的即插即用

抓取式手爪,其采用不銹鋼制作,可勝任極端條件下的作業(yè)要求。4.組合式末端執(zhí)行器組合式手爪是通過組合以獲得各單組手爪優(yōu)勢的一種手爪,其靈

活性較大,各單組手爪之間既可單獨使用又可配合使用,可同時滿足多個工位的碼垛。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-8所示為ABB公司為IRB460和IRB660碼垛機器人配套的專用的即插即用組合式手爪。圖3-2-7抓取式手爪任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-8組合式手爪任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用外部信號控制裝置及傳感系統(tǒng),以控制碼垛機器人手爪實時的動

作狀態(tài)及力的大小,其驅(qū)動方式多為氣動和液壓驅(qū)動。通常在保

證相同夾緊力的情況下,氣動比液壓驅(qū)動負(fù)載輕、衛(wèi)生、成本低

、易獲取,所以實際碼垛中以壓縮空氣為驅(qū)動力的居多。綜上所述,碼垛機器人系統(tǒng)主要包括機器人和碼垛系統(tǒng)。機器人

由碼垛機器人本體及完成碼垛排列控制的控制柜組成。碼垛系統(tǒng)

中末端執(zhí)行器主要有吸附式、夾板式、抓取式和組合式等形式。碼垛機器人手爪的動作需單獨用外力進(jìn)行驅(qū)動,需要連接相應(yīng)的任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用碼垛是生產(chǎn)制造業(yè)必不可少的環(huán)節(jié),尤其在包裝、物流運輸行業(yè)中。碼垛機器人取代人工或碼垛機完成工件的自動碼垛,主要適用于大批量、重復(fù)性強的工作條件。目前,四大工業(yè)機器人公司都有相應(yīng)的碼垛機器人產(chǎn)品,如ABB公司的IRB460和IRB660系列碼垛機器人,KUKA公司的KR300PA、KR470PA、KR700PA系列碼垛機器人,FANUC公司的M、R系列碼垛機器人YASKWA公司的MPL系列碼垛機器人。工業(yè)機器人作業(yè)示教的一項重要內(nèi)容是運動軌跡,即確定各程序點處工具中心點(TCP)的位姿。三、碼垛機器人的作業(yè)示教任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用對碼垛機器人而言,TCP隨末端執(zhí)行器不同而設(shè)置在不同的位置。就吸附式末端執(zhí)行器而言,其TCP一般設(shè)在法蘭中心線與吸盤所在平面交點的連線上并延伸一端距離,該距離的長短依據(jù)吸附物料高度確定,如圖3-2-9a所示,生產(chǎn)再現(xiàn)如圖3-2-9b所示;夾板式末端執(zhí)行器和抓取式末端執(zhí)行器的TCP一般設(shè)在法蘭中心線與手爪前端面交點處,其中抓取式末端執(zhí)行器的TCP如圖3-2-10a

所示,生產(chǎn)再現(xiàn)如圖3-2-10b所示;而組合式末端執(zhí)行器的TCP設(shè)定需依據(jù)主要作用的單組手爪確定。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-9吸附式末端執(zhí)行器的TCP及生產(chǎn)再現(xiàn)a)吸盤式末端執(zhí)行器的TCPb)生產(chǎn)再現(xiàn)任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-10抓取式末端執(zhí)行器的TCP及生產(chǎn)再現(xiàn)a)抓取式末端執(zhí)行器的TCPb)生產(chǎn)再現(xiàn)任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用在包裝物流生產(chǎn)線中,具體采用哪一類碼垛機器人需依據(jù)生產(chǎn)需求及企業(yè)實際情況來確定,而末端執(zhí)行器則依據(jù)碼垛產(chǎn)品形狀、重量等因素來確定。通過前面任務(wù)的學(xué)習(xí),在熟悉操作機器人本體的基礎(chǔ)上,結(jié)合常用碼垛作業(yè)命令,即可完成碼垛作業(yè)示教?，F(xiàn)以圖3-2-11中的工件碼垛為例,選擇關(guān)節(jié)式(四軸)碼垛機器人,末端執(zhí)行器為抓取式,采用在線示教方式為機器人輸入碼垛作業(yè)程序,以A垛Ⅰ位置碼垛為例,闡述碼垛作業(yè)編程,A垛的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ位置可按Ⅰ位置操作類似進(jìn)行。此程序由編號1~8的8個程序點組成,每個程序點的用途說明見表3-2-1。具體作業(yè)編程可參照圖3-2-12所示的示教流程進(jìn)行。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-11碼垛機器人的運動軌跡任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用表3-2-1程序點說明(碼垛作業(yè))任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-12碼垛機器人作業(yè)示教流程任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用1)確認(rèn)操作者與機器人之間保持安全距離。2)確認(rèn)機器人原點。2.新建作業(yè)程序選擇示教器的相關(guān)菜單命令或單擊相關(guān)按鍵,新建一個作業(yè)程序,

如“Pallet_bag”。1.示教前的準(zhǔn)備示教前,應(yīng)做好如下準(zhǔn)備工作:任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用正文3.程序點的輸入在示教模式下,手動操作移動關(guān)節(jié)式碼垛機器人,按圖3-2-11所示的

軌跡設(shè)定程序點1~8(程序點1和程序點8設(shè)置在同一點可提高作業(yè)效率),此外程序點1~8需處于與工件、夾具互不干涉的位置。具體

示教方法見表3-2-2。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用正文表3-2-2碼垛作業(yè)示教方法任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用正文表3-2-2碼垛作業(yè)示教方法任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用4.設(shè)定作業(yè)條件碼垛機器人的作業(yè)程序簡單易懂,與其他六軸工業(yè)機器人程序均

有類似之處,本例中碼垛作業(yè)條件的輸入主要是碼垛參數(shù)的設(shè)定。碼垛參數(shù)的設(shè)定主要包括TCP設(shè)定、物料重心設(shè)定、托盤坐標(biāo)系

設(shè)定、末端執(zhí)行器位姿設(shè)定、物料重量設(shè)定、碼垛層數(shù)設(shè)定及計

時指令設(shè)定等。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用確認(rèn)碼垛機器人周圍安全,按如下操作進(jìn)行跟蹤測試作業(yè)程序:1)打開要測試的程序文件。2)移動光標(biāo)到程序開始位置。3)按住示教器上的有關(guān)跟蹤功能鍵,實現(xiàn)碼垛機器人單步或連續(xù)運轉(zhuǎn)。6.再現(xiàn)碼垛1)打開要再現(xiàn)的作業(yè)程序,并將光標(biāo)移動到程序的開始位置,將示教器上

的模式旋鈕設(shè)定到“再現(xiàn)/自動”狀態(tài)。2)單擊示教器上的“伺服ON”按鍵,接通伺服電源。5.檢查試運行3)單擊“啟動”按鍵,碼垛機器人開始運行。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用碼垛機器人編程時運動軌跡上的關(guān)鍵點坐標(biāo)位置可通過示教或坐標(biāo)賦

值的方式進(jìn)行設(shè)定。在實際生產(chǎn)中若托盤相對較大,可采用示教方式尋

找關(guān)鍵點,由此可節(jié)省大量時間;若產(chǎn)品尺寸與托盤碼垛尺寸較合理,可采

用坐標(biāo)賦值方式獲取關(guān)鍵點。為方便直觀展現(xiàn),A垛展示第一層碼垛情

況,B垛展示第二層碼垛情況,C垛展示碼垛完成情況。由此,碼垛每層與

相鄰層排布都不相同,實際生產(chǎn)中稱之為“3-2”加“2-3”碼垛形式?，F(xiàn)

依據(jù)圖3-2-13所示碼垛產(chǎn)品,著重說明用坐標(biāo)賦值法獲取關(guān)鍵點,圖中黑

點點為產(chǎn)品的幾何中心點,即需找到托盤上表面這些幾何點的垂直投影

點所在位置。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用正文產(chǎn)品外觀尺寸為1500mm×1000mm×40mm,托盤尺寸為3000mm×2500mm

×20mm,則由幾何關(guān)系可得Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ在托盤上表面的坐標(biāo)依

次為(750,500,0)、(750,1500,0)、(750,2500,0)、(2000,2250,0)、(2000,75

0,0),據(jù)此可建立相應(yīng)坐標(biāo)系,找出圖3-2-11中B垛程序點Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ

、Ⅹ。在實際移動碼垛機器人尋找關(guān)鍵點時,需要用到校準(zhǔn)針,如圖3-2-1

4所示。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-13碼垛產(chǎn)品任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-14校準(zhǔn)針任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用度40mm即可,示教方式如同第一層,第三層可調(diào)用第一層程序并在第二

層的基礎(chǔ)上加上產(chǎn)品高度,第四層可調(diào)用第二層程序并應(yīng)在第三層的基

礎(chǔ)上加上產(chǎn)品高度,以此類推,最后將編寫程序存入運動指令中。插補方

式常為“PTP”和“直線插補”,即可滿足基本碼垛要求。但對于改造或

優(yōu)化生產(chǎn)線等情況,一般需要在離線編程軟件上建立相應(yīng)模型,模擬實際

生產(chǎn)環(huán)境,且碼垛機器人作業(yè)程序的編制、運動軌跡坐標(biāo)位置的獲取以

及程序的調(diào)試均在一臺計算機上獨立完成,不需要機器人本身的參與。

例如ABB公司的RobotStudioPalletizingPowerPac專業(yè)碼垛軟件,極大地

加快了碼垛程序輸入能力,節(jié)約工時,降低成本,易于控制生產(chǎn)節(jié)拍,可達(dá)

到優(yōu)化的目的,在減少出錯的同時減輕編程人員的勞動強度。第一層碼垛示教完畢,第二層只需在第一層的基礎(chǔ)上沿Z方向加上產(chǎn)品高任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用四、碼垛機器人的周邊設(shè)備與工位布局碼垛機器人工作站是一種集成化系統(tǒng),可與生產(chǎn)系統(tǒng)相連接

而形成一個完整的集成化包裝碼垛生產(chǎn)線。碼垛機器人完

成一項碼垛工作,除需要碼垛機器人(機器人和碼垛設(shè)備)外,

還需要一些輔助周邊設(shè)備。同時,為節(jié)約生產(chǎn)空間,合理的機

器人工位布局尤為重要。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用1.周邊設(shè)備常見的碼垛機器人輔助裝置有金屬檢測機、重量復(fù)檢機、自動剔除機、倒袋機、整形機、待碼輸送機、傳送帶、碼垛系統(tǒng)等。(1)金屬檢測機在有些碼垛場合,如食品、醫(yī)藥、化妝品、紡織品等的

碼垛,為防止在生產(chǎn)制造過程中混入金屬等異物,需要用金屬檢測機(圖3-

2-15)進(jìn)行流水線檢測。(2)重量復(fù)檢機重量復(fù)檢機(圖3-2-16)在自動化碼垛流水作業(yè)中起重要

的作用,其可以檢測出前工序是否漏裝、多裝,以及對合格品、欠重品、

超重品進(jìn)行統(tǒng)計,進(jìn)而達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量控制。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-15金屬檢測機任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-16重量復(fù)檢機任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用正文之后,主要用于剔除含金屬異物及重量不合格的產(chǎn)品。(4)倒袋機倒袋機(圖3-2-18)的作用是將輸送過來的袋裝碼垛物按照預(yù)

定程序進(jìn)行輸送、倒袋、轉(zhuǎn)位等操作,以使碼垛物按流程進(jìn)入后續(xù)工序。圖3-2-17集成重量復(fù)檢機的剔除機(3)自動剔除機自動剔除機(圖3-2-17)安裝在金屬檢測機和重量復(fù)檢機任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用正文圖3-2-18倒袋機任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用正文機整形后袋裝碼垛物內(nèi)可能存在的積聚物會均勻分散,外形整齊,之后進(jìn)

入后續(xù)工序。(6)待碼輸送機待碼輸送機(圖3-2-20)是碼垛機器人生產(chǎn)線的專用輸送

設(shè)備,碼垛貨物聚集于此,便于碼垛機器人末端執(zhí)行器抓取,它可提高碼垛

機器人的靈活性。圖3-2-19整形機(5)整形機整形機(圖3-2-19)主要用于袋裝碼垛物的外形整形。經(jīng)整形任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用正文圖3-2-20待碼輸送機任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用節(jié),針對不同的廠源條件可選擇不同的形式。圖3-2-21傳送帶a)組合式傳送帶b)轉(zhuǎn)彎式傳送帶(8)碼垛系統(tǒng)該內(nèi)容可參見前面任務(wù)搬運系統(tǒng)的相關(guān)部分,不再贅述。(7)傳送帶傳送帶(圖3-2-21)是自動化碼垛生產(chǎn)線上必不可少的一個環(huán)任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用碼垛機器人工作站的布局是以提高生產(chǎn)率、節(jié)約場地、實現(xiàn)最佳

物流碼垛為目的的。在實際生產(chǎn)中,常見的碼垛工作站布局主要

有全面式碼垛和集中式碼垛兩種。(1)全面式碼垛全面式碼垛是指碼垛機器人安裝在生產(chǎn)線末端,可針對

一條或兩條生產(chǎn)線展開碼垛。這種布局具有較小的輸送線成本、占地

面積小、較大的靈活性和增加生產(chǎn)量等優(yōu)點,如圖3-2-22所示。圖3-2-22全面式碼垛2.工位布局任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用(2)集中式碼垛集中式碼垛是指碼垛機器人被集中安裝在某一區(qū)域,可

將所有生產(chǎn)線集中在一起。這種布局具有較高的輸送線成本,但可節(jié)省

生產(chǎn)區(qū)域資源,節(jié)約人員維護(hù)成本,一人便可全部操縱,如圖3-2-23所示。圖3-2-23集中式碼垛任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用在實際生產(chǎn)碼垛中,按碼垛進(jìn)出情況常規(guī)劃有一進(jìn)一出、一進(jìn)兩出和四

進(jìn)四出等布局形式。具體情況如下:1)一進(jìn)一出。一進(jìn)一出布局(圖3-2-24)常用于廠源相對較小、碼垛線生

產(chǎn)比較繁忙的情況。此類型布局碼垛速度較快,托盤分布在機器人左側(cè)

或右側(cè),缺點是需要人工換托盤,浪費時間。2)一進(jìn)兩出。在一進(jìn)一出布局形式的基礎(chǔ)上添加輸出托盤,即形成一進(jìn)

兩出的布局形式,如圖3-2-25所示。這種布局形式中,一側(cè)滿盤信號輸入

時,機器人不會停止等待,直接碼垛另一側(cè),碼垛效率明顯提高。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-24一進(jìn)一出布局形式任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-25一進(jìn)兩出布局形式任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-26所示。多數(shù)兩進(jìn)兩出系統(tǒng)無須人工干預(yù),碼垛機器人自動定位擺

放托盤,是目前應(yīng)用最多的一種碼垛形式,也是性價比最高的一種規(guī)劃形

式。4)四進(jìn)四出。四進(jìn)四出布局形式(圖3-2-27)多配有自動更換托盤功能,主

要應(yīng)用于多條生產(chǎn)線的中等產(chǎn)量或低產(chǎn)量的碼垛。圖3-2-26兩進(jìn)兩出布局形式3)兩進(jìn)兩出。兩進(jìn)兩出布局形式是指兩條輸送鏈輸入,兩條碼垛輸出,如任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-27四進(jìn)四出布局形式任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用

一、任務(wù)準(zhǔn)備實施本任務(wù)教學(xué)所使用的實訓(xùn)設(shè)備及工具材料見表3-2-3。表3-2-3實訓(xùn)設(shè)備及工具材料任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用二、認(rèn)識工業(yè)機器人零件碼垛單元工作站圖3-2-28所示為工業(yè)機器人零件碼垛單元工作站,其零件碼垛單元結(jié)構(gòu)示意如圖3-2-29所示。其具體控制要求如下:1)單擊觸摸屏上的“上電”按鈕,機器人伺服上電;單擊觸摸屏上機器人

的“啟動”按鈕,機器人進(jìn)入主程序,工作站執(zhí)行零件碼垛作業(yè)。2)單擊觸摸屏上的“停止”按鈕,系統(tǒng)進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài),所有氣動機構(gòu)均保

持狀態(tài)不變。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用三、零件碼垛單元的安裝在零件碼垛單元的每個凹槽板中間有兩個用于安裝固定的螺紋孔,把零件碼垛單元放置到模塊承載平臺上,用M4內(nèi)六角螺釘將其固定鎖緊,保證模型緊固牢靠,整體布局與固定位置如圖3-2-30所示。圖3-2-28工業(yè)機器人零件碼垛單元工作站任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-29零件碼垛單元結(jié)構(gòu)示意任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-30零件碼垛單元整體布局任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用四、單吸盤夾具的安裝本單元訓(xùn)練采用單吸盤夾具,該夾具在與機器人J6軸連接法蘭上有四個螺釘安裝孔,把夾具調(diào)整到合適位置,然后用螺釘將其緊固到機器人J6軸上,把機器人上面的1號氣管接在夾具氣管接頭上,完成夾具的安裝,如圖3-2-31所示。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用正文圖3-2-31單吸盤夾具的安裝任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用五、機器人程序的設(shè)計與編寫根據(jù)機器人運動軌跡編寫機器人程序時,首先根據(jù)控制要求

繪制機器人程序流程,然后編寫機器人主程序和子程序。編

寫子程序前要先設(shè)計好機器人的運行軌跡及定義好機器人

的程序點。1.設(shè)計機器人程序流程根據(jù)控制功能設(shè)計機器人程序流程,如圖3-2-32所示。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用2.機器人系統(tǒng)I/O與PLC地址配置實現(xiàn)機器人系統(tǒng)與PLC控制器的通信,需要配置相關(guān)的信號端口,

機器人系統(tǒng)I/O與PLC地址配置見表3-2-4。圖3-2-32機器人程序設(shè)計流程圖任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用正文表3-2-4機器人系統(tǒng)I/O與PLC地址配置任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用3.確定機器人運動所需示教點零件碼垛單元使用單吸盤拾取和碼垛零件,需要建立吸盤TCP,可

以命名為danxipan_t;搬運過程要求吸盤能沿著零件托盤表面的X

向、Y向、Z向偏移,所以需要建立坐標(biāo)系ljmd_wobj1,如圖3-2-33所

示。根據(jù)機器人關(guān)鍵示教點(表3-2-5)和坐標(biāo)系,可確定其運動所需

的示教點和坐標(biāo)系。圖3-2-33機器人關(guān)鍵示教點任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用正文表3-2-5關(guān)鍵示教點任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用4.機器人程序設(shè)計建立好單吸盤夾具和儲料板坐標(biāo)系后,進(jìn)行機器人程序的編寫。

因為正方形零件需要碼垛3層,長方形零件需要碼垛6層,為了防止

碼垛過程出現(xiàn)碰撞,需要先碼垛正方形零件,然后再碼垛長方形零

件。(1)一個零件的搬運控制程序一個零件搬運控制的方法及步驟如下:1)使用示教器的操縱桿將吸盤定位到第一個零件上表面,要求吸盤下端

面與零件上表面貼合。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用2)打開吸盤電磁閥,吸盤吸住零件,然后吸盤上升20mm。3)將吸盤移動到ljmd_p3位置上方。4)吸盤下降20mm,關(guān)閉吸盤電磁閥,完成一個零件的搬運。參考程序如下:任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用(2)正方形零件的搬運碼垛程序使用FOR循環(huán)語句實現(xiàn)12個正方形零

件的定位和拾取,使用IF條件判斷語句實現(xiàn)當(dāng)前零件碼垛位置的判斷,使

用整數(shù)求模語句Mod和整數(shù)除法語句Div計算當(dāng)前的零件編號,當(dāng)零件編

號為4時,碼垛完成一層,需要將零件碼垛的高度增加一個零件厚度,零件

的厚度為12mm。最終可以完成所有正方形零件的搬運碼垛。參考程序如下:任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用(3)長方形零件的搬運碼垛程序同理,使用FOR循環(huán)語句、IF條件判斷

語句、整數(shù)求模語句Mod以及整數(shù)除法語句Div完成所有長方形零件的任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用搬運碼垛。參考程序如下:任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用調(diào)試完正方形零件搬運碼垛和長方形零件搬運碼垛的程序后,可以

將兩個程序組成一個“main”程序,參考程序如下:任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用六、PLC程序設(shè)計1.PLC輸入/輸出口設(shè)計根據(jù)任務(wù)要求,可設(shè)計出PLC的I/O控制原理圖,如圖3-1-27所示,表3

-2-6是控制線路中元器件的作用。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用表3-2-6控制線路中元器件的作用任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用2.PLC的地址分配表PLC的I/O地址分配見表3-2-7,輔助繼電器M的地址配置見表3-2-8。表3-2-7PLC的I/O地址分配表任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用表3-2-8輔助繼電器M的地址配置表任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用3.程序設(shè)計(1)零件碼垛模塊PLC啟動和停止程序零件碼垛模塊PLC啟動和停止程

序如圖3-2-34所示。在自動模式下,PLC接收到觸摸屏上的“啟動”信號

或者操作面板上的“start”信號后,工作站啟動,“start_sta”信號置1,該信號傳送給機器人控制器,機器人開始運行“流水線”程序。觸摸屏上的“停止”按鈕或者操作面板上“stop”信號觸發(fā)后,機器人停止運行。當(dāng)急停按鈕被按下后,機器人也會馬上停止運行。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用圖3-2-34零件碼垛模塊PLC啟動和停止程序任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用(2)零件碼垛模塊的信號監(jiān)控程序零件碼垛模塊的信號監(jiān)控程序如圖3-

2-35所示。機器人運行“流水線”程序時,PLC可以通過讀取機器人的信

號并保存在M中間寄存器,觸摸屏讀取后通過指示燈顯示,從而對機器人

的運行過程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控。圖3-2-35零件碼垛模塊的信號監(jiān)控程序任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用七、觸摸屏程序的編寫1.觸摸屏界面的設(shè)計根據(jù)控制要求設(shè)計觸摸屏界面,如圖3-2-36所示。圖3-2-36觸摸屏界面任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用2.觸摸屏變量連接按照表3-2-9中的觸摸屏界面指示燈和按鈕配置連接變量,完成觸

摸屏的設(shè)計。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用表3-2-9觸摸屏界面指示燈和按鈕配置任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用3.系統(tǒng)調(diào)試1)在操作面板上將“手動/自動”切換到自動模式,“自動”指示燈變?yōu)?/p>

綠色。將機器人的手動/自動鑰匙撥到自動狀態(tài),并在示教器上確認(rèn),準(zhǔn)備

工作完成。2)在零件碼垛界面上,單擊“上電”按鈕,在運行狀態(tài)中可看到“上電”

指示燈變綠,機器人進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。夾具安裝好后,單擊工作站中的“啟

動”按鈕,機器人啟動,“運行”指示燈變?yōu)榫G色,工作站執(zhí)行零件碼垛工

藝。當(dāng)機器人系統(tǒng)運行完一遍程序后,“完成作業(yè)”指示燈變綠,機器人

自動停止。機器人運行過程中,單擊“停止”按鈕,機器人停止運行。任務(wù)二碼垛機器人及其操作應(yīng)用

對任務(wù)實施的完成情況