碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用-課件

知識(shí)目標(biāo):

2.掌握碼垛機(jī)器人的系統(tǒng)組成及功能。

3.熟悉碼垛機(jī)器人作業(yè)示教的基本流程。能力目標(biāo):

1.了解碼垛機(jī)器人的分類及特點(diǎn)。

1.能夠識(shí)別碼垛機(jī)器人工作站的基本構(gòu)成。

4.熟悉碼垛機(jī)器人的周邊設(shè)備與布局。

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

碼垛機(jī)器人是經(jīng)歷人工碼垛、碼垛機(jī)碼垛兩個(gè)階段發(fā)展而成的自動(dòng)化碼垛作業(yè)智能化設(shè)備。碼垛機(jī)器人的出現(xiàn),不僅可以改善勞動(dòng)環(huán)境,而且在減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、保證人身安全、減少輔助設(shè)備資源、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面具有重要的意義。碼垛機(jī)器,可使運(yùn)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(fèi)。因此,碼垛機(jī)器人正逐步取代傳統(tǒng)碼垛機(jī)器,以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造“新自動(dòng)化、新無(wú)人化”,碼垛行業(yè)也將因碼垛機(jī)器人的出現(xiàn)而步入“新起點(diǎn)”。本任務(wù)的內(nèi)容是:通過(guò)學(xué)習(xí),掌握碼垛機(jī)器人的特點(diǎn)、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(jī)器人作業(yè)示教的基本要領(lǐng)和注意事項(xiàng)。任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用

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

機(jī)器人主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):1)占地面積小,動(dòng)作范圍大,減少?gòu)S源浪費(fèi)。2)能耗低,降低運(yùn)行成本。3)提高生產(chǎn)率,使勞動(dòng)者擺脫繁重體力勞動(dòng),實(shí)現(xiàn)“無(wú)人”或“少人”碼垛。任務(wù)二碼垛機(jī)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(qiáng),可實(shí)現(xiàn)不同物料碼垛。6)定位準(zhǔn)確,穩(wěn)定性高。碼垛機(jī)器人作為工業(yè)機(jī)器人當(dāng)中一員,其結(jié)構(gòu)形式和其他類型機(jī)器人相

似(尤其是搬運(yùn)機(jī)器人)。碼垛機(jī)器人與搬運(yùn)機(jī)器人在本體結(jié)構(gòu)上沒(méi)有過(guò)

多區(qū)別,通常可以認(rèn)為碼垛機(jī)器人本體比搬運(yùn)機(jī)器人本體大。在實(shí)際生

產(chǎn)當(dāng)中,碼垛機(jī)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(jī)器人多不能進(jìn)行橫向或縱向移動(dòng),安裝在物流線

末端。任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用常見(jiàn)的碼垛機(jī)器人多為關(guān)節(jié)式碼垛機(jī)器人、擺臂式碼垛機(jī)器人和龍門(mén)式碼垛機(jī)器人,如圖3-2-1所示。圖3-2-1碼垛機(jī)器人a)關(guān)節(jié)式碼垛機(jī)器人b)擺臂式碼垛機(jī)器人c)龍門(mén)式碼垛機(jī)器人任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用二、碼垛機(jī)器人的系統(tǒng)組成碼垛機(jī)器人需要與相應(yīng)的輔助設(shè)備組成一個(gè)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(jiàn)的碼垛機(jī)器人主要由操作機(jī)、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(guò)示教器和操作面板進(jìn)行碼垛機(jī)器人運(yùn)動(dòng)位置和動(dòng)作程序的示教,設(shè)定運(yùn)動(dòng)速度、碼垛參數(shù)等。任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-2-2碼垛機(jī)器人系統(tǒng)的組成1—機(jī)器人控制柜2—示教器3—?dú)怏w發(fā)生裝置4—真空發(fā)生裝置5—操作機(jī)6—夾板式手爪7—底座關(guān)節(jié)式碼垛機(jī)器人常見(jiàn)本體多為四軸碼垛機(jī)器人,也有五軸、六軸碼垛機(jī)器人,但在實(shí)際包裝碼垛物流線中,后兩種碼垛機(jī)器人相對(duì)較少。碼垛主要在物流線末端進(jìn)行,碼垛機(jī)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(pán)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(méi)有機(jī)床上下料搬運(yùn)精度高,為節(jié)約成本、降低投入資金、提高效益,四軸碼垛機(jī)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(jī)器人本體。任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-2-3碼垛機(jī)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(jī)器人的末端執(zhí)行器是夾持物品移動(dòng)的一種裝置,常見(jiàn)

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(pán)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(pán)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(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-2-4氣吸附a)真空吸盤(pán)吸附1—橡膠吸盤(pán)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(pán)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(pán)2—彈簧3—拉桿任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用1)真空吸盤(pán)吸附。真空吸盤(pán)吸附通過(guò)連接真空發(fā)生裝置和氣體發(fā)生裝置

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

走使其達(dá)到真空狀態(tài),吸盤(pán)內(nèi)的氣壓小于吸盤(pán)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(guò)壓縮空氣(高壓)高速流動(dòng)帶

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

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

力,完成工件的吸取和釋放動(dòng)作。任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用吸盤(pán)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(pán)包括

平面吸盤(pán)、超平吸盤(pán)、橢圓吸盤(pán)、波紋管形吸盤(pán)和圓形吸盤(pán);特殊型吸

盤(pán)是為了滿足在特殊應(yīng)用場(chǎng)合而設(shè)計(jì)使用的,通?？煞譃閷Ｓ眯臀P(pán)和

異形吸盤(pán),其結(jié)構(gòu)形狀因吸附對(duì)象的不同而不同。吸盤(pán)的結(jié)構(gòu)對(duì)吸附能

力的大小有很大的影響。材料對(duì)吸盤(pán)的吸附能力也有較大的影響,目前

吸盤(pán)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(pán)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(chǎng)合,適合抓取表面相對(duì)光滑、平整、堅(jiān)硬及

微小的材料,具有高效、無(wú)污染、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)。任務(wù)二碼垛機(jī)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(lì)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(chǎng)疊加性工作的。一般永磁

吸盤(pán)(多用釹鐵硼為內(nèi)核)的磁路為多個(gè)磁系,通過(guò)磁系之間的相互運(yùn)動(dòng)來(lái)

控制工作磁極面上的磁場(chǎng)強(qiáng)度,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工件的吸附和釋放動(dòng)作。3)電永磁吸附是利用永磁磁鐵產(chǎn)生磁力,利用勵(lì)磁線圈對(duì)吸力大小進(jìn)行

控制,起到開(kāi)、關(guān)作用的。電永磁吸盤(pán)結(jié)合永磁吸盤(pán)和電磁吸盤(pán)的優(yōu)點(diǎn),

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(jiàn)的磁吸附分為電磁吸任務(wù)二碼垛機(jī)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—?jiǎng)?lì)磁線圈3—工件任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用電磁吸盤(pán)的分類方式多種多樣,依據(jù)形狀可分為矩形磁吸盤(pán)、圓形磁吸

盤(pán);按吸力大小分普通磁吸盤(pán)和強(qiáng)力磁吸盤(pán)等。由前述可知,磁吸附只能

吸附對(duì)磁產(chǎn)生感應(yīng)的物體,故對(duì)于要求不能有剩磁的工件是無(wú)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(guò)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(jī)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(guò)程中最常用的一類手爪,常見(jiàn)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(huì)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(huì)有可旋轉(zhuǎn)爪鉤,需單獨(dú)由機(jī)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(yùn)動(dòng)中脫落的作用。任務(wù)二碼垛機(jī)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(jī)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(jī)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(guò)組合以獲得各單組手爪優(yōu)勢(shì)的一種手爪,其靈

活性較大,各單組手爪之間既可單獨(dú)使用又可配合使用,可同時(shí)滿足多個(gè)工位的碼垛。任務(wù)二碼垛機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)器人及其操作應(yīng)用外部信號(hào)控制裝置及傳感系統(tǒng),以控制碼垛機(jī)器人手爪實(shí)時(shí)的動(dòng)

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

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

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

由碼垛機(jī)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(jī)器人手爪的動(dòng)作需單獨(dú)用外力進(jìn)行驅(qū)動(dòng),需要連接相應(yīng)的任務(wù)二碼垛機(jī)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(yùn)輸行業(yè)中。碼垛機(jī)器人取代人工或碼垛機(jī)完成工件的自動(dòng)碼垛,主要適用于大批量、重復(fù)性強(qiáng)的工作條件。目前,四大工業(yè)機(jī)器人公司都有相應(yīng)的碼垛機(jī)器人產(chǎn)品,如ABB公司的IRB460和IRB660系列碼垛機(jī)器人,KUKA公司的KR300PA、KR470PA、KR700PA系列碼垛機(jī)器人,FANUC公司的M、R系列碼垛機(jī)器人YASKWA公司的MPL系列碼垛機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人作業(yè)示教的一項(xiàng)重要內(nèi)容是運(yùn)動(dòng)軌跡,即確定各程序點(diǎn)處工具中心點(diǎn)(TCP)的位姿。三、碼垛機(jī)器人的作業(yè)示教任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用對(duì)碼垛機(jī)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(pán)所在平面交點(diǎn)的連線上并延伸一端距離,該距離的長(zhǎng)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(diǎn)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(jī)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(pán)式末端執(zhí)行器的TCPb)生產(chǎn)再現(xiàn)任務(wù)二碼垛機(jī)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(jī)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(jī)器人需依據(jù)生產(chǎn)需求及企業(yè)實(shí)際情況來(lái)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(lái)確定。通過(guò)前面任務(wù)的學(xué)習(xí),在熟悉操作機(jī)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(jī)器人,末端執(zhí)行器為抓取式,采用在線示教方式為機(jī)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(hào)1~8的8個(gè)程序點(diǎn)組成,每個(gè)程序點(diǎn)的用途說(shuō)明見(jiàn)表3-2-1。具體作業(yè)編程可參照?qǐng)D3-2-12所示的示教流程進(jìn)行。任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-2-11碼垛機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用表3-2-1程序點(diǎn)說(shuō)明(碼垛作業(yè))任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-2-12碼垛機(jī)器人作業(yè)示教流程任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用1)確認(rèn)操作者與機(jī)器人之間保持安全距離。2)確認(rèn)機(jī)器人原點(diǎn)。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(gè)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(jī)器人及其操作應(yīng)用正文3.程序點(diǎn)的輸入在示教模式下,手動(dòng)操作移動(dòng)關(guān)節(jié)式碼垛機(jī)器人,按圖3-2-11所示的

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

示教方法見(jiàn)表3-2-2。任務(wù)二碼垛機(jī)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(jī)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(jī)器人及其操作應(yīng)用4.設(shè)定作業(yè)條件碼垛機(jī)器人的作業(yè)程序簡(jiǎn)單易懂,與其他六軸工業(yè)機(jī)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(pán)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(jì)

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

的模式旋鈕設(shè)定到“再現(xiàn)/自動(dòng)”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(yùn)行3)單擊“啟動(dòng)”按鍵,碼垛機(jī)器人開(kāi)始運(yùn)行。任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用碼垛機(jī)器人編程時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡上的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)位置可通過(guò)示教或坐標(biāo)賦

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

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

用坐標(biāo)賦值方式獲取關(guān)鍵點(diǎn)。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(shí)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(shuō)明用坐標(biāo)賦值法獲取關(guān)鍵點(diǎn),圖中黑

點(diǎn)點(diǎn)為產(chǎn)品的幾何中心點(diǎn),即需找到托盤(pán)上表面這些幾何點(diǎn)的垂直投影

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

×20mm,則由幾何關(guān)系可得Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ在托盤(pán)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(diǎn)Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ

、Ⅹ。在實(shí)際移動(dòng)碼垛機(jī)器人尋找關(guān)鍵點(diǎn)時(shí),需要用到校準(zhǔn)針,如圖3-2-1

4所示。任務(wù)二碼垛機(jī)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(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-2-14校準(zhǔn)針任務(wù)二碼垛機(jī)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(xiě)程序存入運(yùn)動(dòng)指令中。插補(bǔ)方

式常為“PTP”和“直線插補(bǔ)”,即可滿足基本碼垛要求。但對(duì)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(shí)際

生產(chǎn)環(huán)境,且碼垛機(jī)器人作業(yè)程序的編制、運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)位置的獲取以

及程序的調(diào)試均在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上獨(dú)立完成,不需要機(jī)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(shí),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(cuò)的同時(shí)減輕編程人員的勞動(dòng)強(qiáng)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(jī)器人及其操作應(yīng)用四、碼垛機(jī)器人的周邊設(shè)備與工位布局碼垛機(jī)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(gè)完整的集成化包裝碼垛生產(chǎn)線。碼垛機(jī)器人完

成一項(xiàng)碼垛工作,除需要碼垛機(jī)器人(機(jī)器人和碼垛設(shè)備)外,

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

器人工位布局尤為重要。任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用1.周邊設(shè)備常見(jiàn)的碼垛機(jī)器人輔助裝置有金屬檢測(cè)機(jī)、重量復(fù)檢機(jī)、自動(dòng)剔除機(jī)、倒袋機(jī)、整形機(jī)、待碼輸送機(jī)、傳送帶、碼垛系統(tǒng)等。(1)金屬檢測(cè)機(jī)在有些碼垛場(chǎng)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(guò)程中混入金屬等異物,需要用金屬檢測(cè)機(jī)(圖3-

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

的作用,其可以檢測(cè)出前工序是否漏裝、多裝,以及對(duì)合格品、欠重品、

超重品進(jìn)行統(tǒng)計(jì),進(jìn)而達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量控制。任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-2-15金屬檢測(cè)機(jī)任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-2-16重量復(fù)檢機(jī)任務(wù)二碼垛機(jī)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(jī)倒袋機(jī)(圖3-2-18)的作用是將輸送過(guò)來(lái)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(jī)的剔除機(jī)(3)自動(dòng)剔除機(jī)自動(dòng)剔除機(jī)(圖3-2-17)安裝在金屬檢測(cè)機(jī)和重量復(fù)檢機(jī)任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文圖3-2-18倒袋機(jī)任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文機(jī)整形后袋裝碼垛物內(nèi)可能存在的積聚物會(huì)均勻分散,外形整齊,之后進(jìn)

入后續(xù)工序。(6)待碼輸送機(jī)待碼輸送機(jī)(圖3-2-20)是碼垛機(jī)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(jī)器人末端執(zhí)行器抓取,它可提高碼垛

機(jī)器人的靈活性。圖3-2-19整形機(jī)(5)整形機(jī)整形機(jī)(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(jī)器人及其操作應(yīng)用正文圖3-2-20待碼輸送機(jī)任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用節(jié),針對(duì)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(jiàn)前面任務(wù)搬運(yùn)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(dòng)化碼垛生產(chǎn)線上必不可少的一個(gè)環(huán)任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用碼垛機(jī)器人工作站的布局是以提高生產(chǎn)率、節(jié)約場(chǎng)地、實(shí)現(xiàn)最佳

物流碼垛為目的的。在實(shí)際生產(chǎn)中,常見(jiàn)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(jī)器人安裝在生產(chǎn)線末端,可針對(duì)

一條或兩條生產(chǎn)線展開(kāi)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(diǎn),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(jī)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(jī)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(jī)器人及其操作應(yīng)用在實(shí)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(duì)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(pán)分布在機(jī)器人左側(cè)

或右側(cè),缺點(diǎn)是需要人工換托盤(pán),浪費(fèi)時(shí)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(pán),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(pán)信號(hào)輸入

時(shí),機(jī)器人不會(huì)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(jī)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(jī)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(jī)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(wú)須人工干預(yù),碼垛機(jī)器人自動(dòng)定位擺

放托盤(pán),是目前應(yīng)用最多的一種碼垛形式,也是性價(jià)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(dòng)更換托盤(pán)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(jī)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(jī)器人及其操作應(yīng)用

一、任務(wù)準(zhǔn)備實(shí)施本任務(wù)教學(xué)所使用的實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具材料見(jiàn)表3-2-3。表3-2-3實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具材料任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用二、認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人零件碼垛單元工作站圖3-2-28所示為工業(yè)機(jī)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(jī)器人伺服上電;單擊觸摸屏上機(jī)器人

的“啟動(dòng)”按鈕,機(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)均保

持狀態(tài)不變。任務(wù)二碼垛機(jī)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(gè)凹槽板中間有兩個(gè)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(tái)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(jī)器人零件碼垛單元工作站任務(wù)二碼垛機(jī)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(jī)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(jī)器人及其操作應(yīng)用四、單吸盤(pán)夾具的安裝本單元訓(xùn)練采用單吸盤(pán)夾具,該夾具在與機(jī)器人J6軸連接法蘭上有四個(gè)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(jī)器人J6軸上,把機(jī)器人上面的1號(hào)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(jī)器人及其操作應(yīng)用正文圖3-2-31單吸盤(pán)夾具的安裝任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用五、機(jī)器人程序的設(shè)計(jì)與編寫(xiě)根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡編寫(xiě)機(jī)器人程序時(shí),首先根據(jù)控制要求

繪制機(jī)器人程序流程,然后編寫(xiě)機(jī)器人主程序和子程序。編

寫(xiě)子程序前要先設(shè)計(jì)好機(jī)器人的運(yùn)行軌跡及定義好機(jī)器人

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

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

以命名為danxipan_t;搬運(yùn)過(guò)程要求吸盤(pán)能沿著零件托盤(pán)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(jī)器人關(guān)鍵示教點(diǎn)(表3-2-5)和坐標(biāo)系,可確定其運(yùn)動(dòng)所需

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

因?yàn)檎叫瘟慵枰a垛3層,長(zhǎng)方形零件需要碼垛6層,為了防止

碼垛過(guò)程出現(xiàn)碰撞,需要先碼垛正方形零件,然后再碼垛長(zhǎng)方形零

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

面與零件上表面貼合。任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用2)打開(kāi)吸盤(pán)電磁閥,吸盤(pán)吸住零件,然后吸盤(pán)上升20mm。3)將吸盤(pán)移動(dòng)到ljmd_p3位置上方。4)吸盤(pán)下降20mm,關(guān)閉吸盤(pán)電磁閥,完成一個(gè)零件的搬運(yùn)。參考程序如下:任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用(2)正方形零件的搬運(yùn)碼垛程序使用FOR循環(huán)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)12個(gè)正方形零

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

用整數(shù)求模語(yǔ)句Mod和整數(shù)除法語(yǔ)句Div計(jì)算當(dāng)前的零件編號(hào),當(dāng)零件編

號(hào)為4時(shí),碼垛完成一層,需要將零件碼垛的高度增加一個(gè)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(yùn)碼垛。參考程序如下:任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用(3)長(zhǎng)方形零件的搬運(yùn)碼垛程序同理,使用FOR循環(huán)語(yǔ)句、IF條件判斷

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

將兩個(gè)程序組成一個(gè)“main”程序,參考程序如下:任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用六、PLC程序設(shè)計(jì)1.PLC輸入/輸出口設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)要求,可設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)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(jiàn)表3-2-7,輔助繼電器M的地址配置見(jiàn)表3-2-8。表3-2-7PLC的I/O地址分配表任務(wù)二碼垛機(jī)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(jī)器人及其操作應(yīng)用3.程序設(shè)計(jì)(1)零件碼垛模塊PLC啟動(dòng)和停止程序零件碼垛模塊PLC啟動(dòng)和停止程

序如圖3-2-34所示。在自動(dòng)模式下,PLC接收到觸摸屏上的“啟動(dòng)”信號(hào)

或者操作面板上的“start”信號(hào)后,工作站啟動(dòng),“start_sta”信號(hào)置1,該信號(hào)傳送給機(jī)器人控制器,機(jī)器人開(kāi)始運(yùn)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(hào)觸發(fā)后,機(jī)器人停止運(yùn)行。當(dāng)急停按鈕被按下后,機(jī)器人也會(huì)馬上停止運(yùn)行。任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-2-34零件碼垛模塊PLC啟動(dòng)和停止程序任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用(2)零件碼垛模塊的信號(hào)監(jiān)控程序零件碼垛模塊的信號(hào)監(jiān)控程序如圖3-

2-35所示。機(jī)器人運(yùn)行“流水線”程序時(shí),PLC可以通過(guò)讀取機(jī)器人的信

號(hào)并保存在M中間寄存器,觸摸屏讀取后通過(guò)指示燈顯示,從而對(duì)機(jī)器人

的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。圖3-2-35零件碼垛模塊的信號(hào)監(jiān)控程序任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用七、觸摸屏程序的編寫(xiě)1.觸摸屏界面的設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)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(jī)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(jì)。任務(wù)二碼垛機(jī)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(jī)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(dòng)/自動(dòng)”切換到自動(dòng)模式,“自動(dòng)”指示燈變?yōu)?/p>

綠色。將機(jī)器人的手動(dòng)/自動(dòng)鑰匙撥到自動(dòng)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(yùn)行狀態(tài)中可看到“上電”

指示燈變綠,機(jī)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(dòng)”按鈕,機(jī)器人啟動(dòng),“運(yùn)行”指示燈變?yōu)榫G色,工作站執(zhí)行零件碼垛工

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

自動(dòng)停止。機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中,單擊“停止”按鈕,機(jī)器人停止運(yùn)行。任務(wù)二碼垛機(jī)器人及其操作應(yīng)用

對(duì)任務(wù)實(shí)施的完成情況