機(jī)器人自動(dòng)上下料搬運(yùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)研究

1、機(jī)器人自動(dòng)上下料搬運(yùn)工程設(shè)計(jì)研究摘 要：輪胎廠的鋼絲壓延消費(fèi)線工藝要求都必須使用鋼絲錠子。沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化之前，裝卸鋼絲錠子都是使用人工，或者人工輔助平衡吊來裝卸。假設(shè)要實(shí)現(xiàn)錠子裝卸工作的自動(dòng)化，以機(jī)械代替人工，錠子的抓取過程必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。根據(jù)以上情況及要求本文利用6軸機(jī)器人及機(jī)器人手臂前端安裝夾具來實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)裝卸過程，錠子的抓取及錠子箱的塑料隔板吸附都必須借助本裝置來實(shí)現(xiàn)。如下內(nèi)容將重點(diǎn)闡述，要實(shí)現(xiàn)錠子裝卸工作的自動(dòng)化，機(jī)械方面涉及相關(guān)主要元件的選用及設(shè)計(jì)思路。關(guān)鍵詞：機(jī)器人；自動(dòng)裝卸；設(shè)計(jì)計(jì)算；夾具；吸附前言：輪胎廠的鋼絲壓延消費(fèi)線工藝要求都必須使用鋼絲錠子。鋼絲錠子必須安放到錠子架上使用

2、，一卷鋼絲錠子使用完畢之后必須更換。沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化之前，裝卸鋼絲錠子都是使用人工，或者人工輔助平衡吊來裝卸。假設(shè)要實(shí)現(xiàn)錠子裝卸工作的自動(dòng)化，以機(jī)械代替人工，錠子的抓取過程必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。根據(jù)以上情況及要求本文利用6軸機(jī)器人及機(jī)器人手臂前端安裝夾具來實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)裝卸過程，錠子的抓取及錠子箱的塑料隔板吸附都必須借助本裝置來實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)流程為：1.機(jī)器人通過腕部夾具上的視覺系統(tǒng)識別錠子箱內(nèi)滿錠子的固定位置，同時(shí)將3件滿錠子抓取，并按機(jī)器人示教途徑放置于另一固定位置。2.機(jī)器人通過腕部夾具上的視覺系統(tǒng)識別錠子箱內(nèi)塑料隔板的固定位置，并按機(jī)器人示教途徑放置于另一固定位置。如下內(nèi)容將重點(diǎn)闡述，要實(shí)現(xiàn)錠子裝卸工

3、作的自動(dòng)化，機(jī)械方面涉及相關(guān)主要元件的選用及設(shè)計(jì)思路。1機(jī)器人選用本工程選用安川MS165六軸機(jī)器人作為搬運(yùn)主體。該機(jī)器人采用電氣驅(qū)動(dòng)，利用電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生力或力矩，直接或減速機(jī)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，以獲得所需的位移、速度、加速度。應(yīng)用廣泛，無污染、易控制、運(yùn)動(dòng)精度高，本錢低、驅(qū)動(dòng)效率高。詳細(xì)說明：1.MS165機(jī)器人腕部負(fù)載重量為165kg，工件鋼絲錠子重量約為20kg，夾具重量約為30kg，平安系數(shù)=機(jī)器人負(fù)載重量/3x工件重量+夾具重量1.83，滿足使用條件；2.MS165機(jī)器人臂展范圍R=2702mm，現(xiàn)場錠子架平面尺寸為3500mmX1900mm，在根據(jù)機(jī)器人仿真軟件進(jìn)展模擬測試，滿足使用條件；

4、3.MS165機(jī)器人重復(fù)定位精度為±0.2mm，根據(jù)視覺定位精度及夾具機(jī)械補(bǔ)償精度調(diào)整，可滿足使用條件；4.MS165機(jī)器人通過機(jī)器人仿真軟件模擬，可滿足上下工件節(jié)拍用戶提供時(shí)間30s/次，故得出最終選型合格。2搬運(yùn)夾具設(shè)計(jì)本工程夾具為自主研發(fā)設(shè)計(jì)，夾具底板固定在機(jī)器人腕部，夾持機(jī)構(gòu)選用SMC品牌寬型氣爪MHL2-40D-M9N數(shù)量3件，氣缸缸徑為40mm，動(dòng)作方式為雙作用，最高使用壓力為0.6MPa，重復(fù)精度為±0.1mm，氣爪夾持力為396N，滿足夾持工件應(yīng)用。氣爪執(zhí)行端安裝尼龍材質(zhì)扣爪，用于保護(hù)工件鋼絲在搬運(yùn)過程中不受損傷。夾具頂端安裝兩處SMC微動(dòng)開關(guān)VM1000-

5、4NU-01數(shù)量2件，用于檢測高度方向錠子位置平面方向依靠視覺系統(tǒng)檢測，微動(dòng)開關(guān)為串聯(lián)信號，用于防止因?yàn)楣ぜ獗聿黄秸麑?dǎo)致單個(gè)工件接觸到微動(dòng)開關(guān)的情況，進(jìn)步夾具夾持的可靠性。左右兩處夾爪氣缸安裝在直線導(dǎo)軌上銀HIWIN上，由小行程氣缸控制，目的是為了補(bǔ)償抓取和放置工件時(shí)，三個(gè)工件的相對位置不一致的情況。3吸附吸盤設(shè)計(jì)本工程吸盤為自主研發(fā)設(shè)計(jì)，需要吸附的工件塑料隔板重量約1.5kg，吸附外表光潔度較高，但是由于圖案花紋品種較多，凹凸不平位置較多。根據(jù)以上條件設(shè)計(jì)吸盤固定底板集成在夾具位置，成90°安裝，目的方便機(jī)器人工作翻腕，進(jìn)而進(jìn)步消費(fèi)效率或節(jié)拍。計(jì)算吸盤程度提升力=1.5kgX平安

6、系數(shù)，選用平安系數(shù)=4，那么吸盤程度提升力為60N，選擇吸盤？10直徑，真空壓力為-80kpa，真空吸力為6.28N，數(shù)量20個(gè)，但是上文進(jìn)步塑料隔板圖案花紋品種較多，凹凸不平位置較多，導(dǎo)致可能存在個(gè)別吸盤無法吸附的情況出現(xiàn)，吸盤無法吸附，會極大的破壞真空環(huán)境，會導(dǎo)致真空負(fù)壓降低，使吸盤吸力降低，最終導(dǎo)致吸盤無法吸附工件塑料隔板；選擇吸盤？8直徑，真空壓力為-60kpa，真空吸力為3.01N，數(shù)量40個(gè)。原因是增加吸盤數(shù)量使實(shí)際使用28個(gè)吸盤就足夠到達(dá)吸附要求，另外所有吸盤均安裝真空邏輯閥，降低吸盤吸附不能情況下，真空度的損耗。真空度的建立采用SMC真空發(fā)生器ZH18DS-03-03-03，最

7、大真空流量可達(dá)110L/min。最后吸盤中心位置可配置光電傳感器，用于檢測吸附后搬運(yùn)過程中，塑料隔板掉落等特殊情況，可以通過光電傳感器給PLC提供開關(guān)量信號，通過PLC使機(jī)器人報(bào)出故障停頓，由人工干預(yù)復(fù)位即可。4視覺系統(tǒng)選用本工程選用基恩士視覺系統(tǒng)搭載在夾具位置進(jìn)展視覺檢測應(yīng)用?；魇恳曈X設(shè)備及控制系統(tǒng)為視覺行業(yè)優(yōu)秀品牌，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，操作界面簡潔方便。本工程采用CV-X150A視覺控制器，帶2臺31萬像素高速黑白CCD，選用圓形LED照明單元組成。需要檢測工程：1.錠子輪：最大外圓為255，中心孔為32，高度為329。2.塑料隔板：外形為1040x780，中心小圓為122，兩個(gè)圓間距為260

8、。核算選型如下：為了滿足條件一、條件二設(shè)定視野400mm滿足條件一、二，根據(jù)精度=視野÷相機(jī)單方向像素?cái)?shù)×5，得出3.125mm=400÷640×5，根據(jù)視野與工作間隔 折現(xiàn)圖表，查表得出WD約980，也就是說每次檢測通過機(jī)器人示教途徑，將機(jī)器人腕部夾具上的CCD鏡頭垂直間隔 工件間隔 約980mm，可滿足視野400mm內(nèi)，視覺識別定位可達(dá)3.125mm。保證該精度范圍，相關(guān)誤差用機(jī)械構(gòu)造消除即可滿足使用條件。5氣控系統(tǒng)選用本工程搬運(yùn)機(jī)器手的氣動(dòng)控制方法是由氣源、氣源三聯(lián)件、氣源通斷控制閥以及各氣缸的控制閥組組成順序動(dòng)作回路構(gòu)成?？倸庠闯鰜淼臍怏w經(jīng)過氣源

9、三聯(lián)件過濾、減壓、光滑處理后，通過相應(yīng)的電磁換向閥驅(qū)動(dòng)各氣動(dòng)執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作。寬型夾爪使用SMC三位五通中封閥控制抓取、松抓動(dòng)作。伸縮氣缸使用SMC二位五通閥控制左右兩個(gè)滿錠子抓取和放置時(shí)的相對位置尺寸不一樣的情況。同時(shí)氣控系統(tǒng)通過減壓閥和壓力表來控制夾爪夾持力的大小，此外，各氣缸進(jìn)、出氣口都安裝有節(jié)流閥，實(shí)現(xiàn)對氣缸運(yùn)動(dòng)速度的控制；電磁閥的出氣口都裝有消聲器，可以減少壓縮氣體對環(huán)境的噪音污染。結(jié)論：本文針對目前輪胎廠的鋼絲壓延消費(fèi)線人工搬運(yùn)錠子出現(xiàn)的勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低的情況，并考慮錠子房室內(nèi)環(huán)境需要持續(xù)恒溫的工況條件，利用目前市面現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人、視覺檢測系統(tǒng)、氣控技術(shù)等，研制一套新

10、型自動(dòng)化搬運(yùn)裝置，通過屢次試驗(yàn)，可以順利完成預(yù)定動(dòng)作。得出結(jié)論如下：1.通過對工業(yè)機(jī)器人的選型及應(yīng)用，加深了對機(jī)器人方面的理解，包括仿真的建立，極大的進(jìn)步了工程的實(shí)用性及可靠性，節(jié)約前期投入本錢。同時(shí)機(jī)器人的自動(dòng)化搬運(yùn)，也進(jìn)步了目前消費(fèi)環(huán)節(jié)的效率及平安性。2.機(jī)器人采用PLC與機(jī)器人控制柜DX200通訊控制，通過控制軟件與系統(tǒng)軟件用戶界面，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和各種狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測，有利于現(xiàn)場操作人員及時(shí)處理機(jī)器人報(bào)警、誤操作等問題，降低機(jī)器人運(yùn)行過程中的危險(xiǎn)事故的發(fā)生率。3.該機(jī)器人夾具執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用氣控控制技術(shù)，氣源方便，污污染。減少氣路、電路穿插環(huán)節(jié)，防止故障率增加。同時(shí)單一氣路控制，現(xiàn)場布線美觀。參考文獻(xiàn)：1 王晨.基于機(jī)械臂的工業(yè)消費(fèi)自動(dòng)化自動(dòng)化博覽.2021012朱彥齊，陳玉芝.淺談工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化控制領(lǐng)域的應(yīng)用J.2021083李瑞峰.