機械加工線性機器人技術(shù)規(guī)范

1機械加工線性機器人通用技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了機械加工線性機器人的術(shù)語和定義、產(chǎn)品分類、性能指標、技術(shù)要求、檢驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸和貯存等。本文件適用于機械加工用線性機器人及其變型品種。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件，不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T191-2008包裝儲運圖示標志GB/T4208外殼防護等級（IP代碼）GB/T4768-2008防霉包裝GB/T4879-2016防銹包裝GB/T5048-2017防潮包裝GB/T5080.1-2012可靠性試驗第1部分：試驗條件和統(tǒng)計檢驗原理GB5226.1-2008機械電氣安全機械電氣設(shè)備第1部分：通用技術(shù)條件GB11291.1-2011工業(yè)環(huán)境用機器人安全要求第1部分:機器人GB11291.2-2013機器人與機器人裝備工業(yè)用機器人安全要求第2部分：機器人系統(tǒng)與集成GB/T12642-2013工業(yè)機器人性能規(guī)范及其試驗方法GB/T12643-2013機器人與機器人裝備詞匯GB/T12644-2001工業(yè)機器人特性表示GB/T15706-2012機械安全設(shè)計通則風險評估與風險減小GB/T17421.2-2016機床檢驗通則第2部分:數(shù)控軸線的定位精度和重復定位精度的確定GB/T20867-2007工業(yè)機器人安全實施規(guī)范GB/T37415-2019桁架機器人通用技術(shù)條件GB/Z19397-2003工業(yè)機器人電磁兼容性試驗方法和性能評估準則指南JB/T8896-1999工業(yè)機器人驗收規(guī)則3術(shù)語和定義GB5226.1-2008、GB11291.1-2011、GB11291.2-2013、GB/T12643-2013、GB/T15706-2012、GB/T17421.2-2016、GB/T20867-2007和GB/T37415-2019界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。23.1機械加工線性機器人machininglinearrobot（MLR）配合數(shù)控機床機械加工作業(yè)，在X/Y/Z三個坐標軸實現(xiàn)直線運動，輔以回轉(zhuǎn)運動和抓取動作，使用程序自動控制并可重復編程，具備生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)的采集、處理和呈現(xiàn)能力的線性機器人。3.2定位精度positioningaccuracy機械加工線性機器人停止時，運動軸實際到達的位置和要求到達位置的誤差。3.3重復定位精度repeatedpositioningaccuracy機械加工線性機器人運動軸在同一個位置多次定位產(chǎn)生的誤差。3.4軟限位softlimit通過機械加工線性機器人控制系統(tǒng)設(shè)定的各軸運動范圍設(shè)定限值。4產(chǎn)品分類4.1按負載能力分類機械加工線性機器人按負載能力分類，可以分為：a)輕負載型機械加工線性機器人，負載能力≤20kg。b)中負載型機械加工線性機器人，20kg＜負載能力≤100kg。c)大負載型機械加工線性機器人，100kg＜負載能力≤1000kg。d)重負載型機械加工線性機器人，負載能力＞1000kg。4.2伺服軸數(shù)量分類機械加工線性機器人按軸數(shù)分類,可以分為：a)三軸機械加工線性機器人。b)四軸機械加工線性機器人。c)五軸機械加工線性機器人。d)六軸機械加工線性機器人。e)多軸機械加工線性機器人。4.3按聯(lián)動軸數(shù)量分類機械加工線性機器人按同時聯(lián)動軸數(shù)分類，可以分為：a)兩軸聯(lián)動機械加工線性機器人。3b)三軸聯(lián)動機械加工線性機器人。c)多軸聯(lián)動機械加工線性機器人。4.4按精度分類機械加工線性機器人按精度分類,可以分為：a)高精度機械加工線性機器人,定位精度<±0.03mm，且重復定位精度<±0.01mm。b)中精度機械加工線性機器人,±0.03mm≤定位精度≤±0.2mm,且±0.01mm≤重復定位精度≤±0.05mm。c)一般精度機械加工線性機器人,定位精度＞±0.2mm,且重復定位精度＞±0.05mm。4.5按移動速度分類機械加工線性機器人按空載時移動速度分類，可以分為：a)高速型機械加工線性機器人，X軸最大移動速度≥120m/min，加速度≥1G。b)中速型機械加工線性機器人，60m/min＜X軸最大移動速度＜120m/min，0.8G≤加速度＜1G。c)低速型機械加工線性機器人，X軸最大移動速度＜60m/min，加速度＜0.8G。4.6按服務(wù)工位數(shù)量分類機械加工線性機器人按服務(wù)工位數(shù)量分類，可以分為：a)S型機械加工線性機器人，服務(wù)1臺數(shù)控機床。b)H型機械加工線性機器人，服務(wù)2臺數(shù)控機床。c)M型組合式機械加工線性機器人，服務(wù)3臺數(shù)控機床以上。4.7按橫梁形式分類機械加工線性機器人按橫梁形式分類，可以分為：a)MT型：X軸為單根橫梁形式的機械加工線性機器人。b)MU型：X軸為兩根橫梁形式的機械加工線性機器人。4.8規(guī)格型號和命名 說明：1表示機械加工線性機器人生產(chǎn)企業(yè)代號,根據(jù)企業(yè)需求使用2～4位大寫英文字母表示。2使用大寫英文字母“MLR”表示機械加工線性機器人。3表示機械加工線性機器人服務(wù)數(shù)控機床數(shù)量和橫梁形式，使用1個或2個大寫英文字母表示。如“S”表示服務(wù)1臺數(shù)控機床、“H”表示服務(wù)2臺數(shù)控機床。對于服務(wù)3臺數(shù)控機床以上的機械加工線性機器人需要使用2個大寫英文字母：“MT”為單根橫梁形式、“MU”為兩根橫梁形式。44表示機械加工線性機器人的伺服軸數(shù)量和聯(lián)動軸數(shù)量，共2位，用大寫英文字母或小寫阿拉伯數(shù)字表示。其中第一位表示伺服軸數(shù)量，如“3”表示三軸機械加工線性機器人，“4”表示四軸機械加工線性機器人，“5”表示五軸機械加工線性機器人，“6”表示六軸機械加工線性機器人，“M”表示多軸機械加工線性機器人。其中第二位表示聯(lián)動軸數(shù)量，如“2”表示兩軸聯(lián)動機械加工線性機器人，“3”表示三軸聯(lián)動機械加工線性機器人，“M”表示多軸聯(lián)動機械加工線性機器人。5表示機械加工線性機器人精度，使用2個大寫英文字母表示。如“HP”（HighPrecision）表示高精度機械加工線性機器人，“MP”MediumPrecision表示中精度機械加工線性機器人，“GP”（GeneralPrecision）表示一般精度機械加工線性機器人。6表示機械加工線性機器人的移動速度，共2位，用大寫英文字母表示。如“HS”（HighSpeed）表示高速機械加工線性機器人，“MS”（MediumSpeed）表示中速機械加工線性機器人，“LS”（LowSpeed）表示低速機械加工線性機器人。7表示機械加工線性機器人的負載能力，使用4位小寫阿拉伯數(shù)字表示，單位為kg。如“0020”表示負載能力為20kg的機械加工線性機器人。8各字段之間使用“-”間隔。5性能指標機械加工線性機器人的性能指標,應(yīng)在產(chǎn)品標準中加以規(guī)定,應(yīng)包括下列各項：a)坐標型式和運動方式b)伺服軸數(shù)c)聯(lián)動軸數(shù)d)服務(wù)數(shù)控機床臺數(shù)e)機械手臂數(shù)量f)額定負載g)最大負載重量h)各軸位移范圍i)工作空間j)定位精度k)重復定位精度l)最小定位時間m)循環(huán)時間n)單軸加速度o)最大單軸速度p)合成加速度q)合成速度r)數(shù)據(jù)采集s)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)6技術(shù)要求6.1一般要求6.1.1機械加工線性機器人主體結(jié)構(gòu)必須使用鋼材或鑄鐵件，必須經(jīng)過去應(yīng)力處理。6.1.2機械加工線性機器控制方式：a)機械加工線性機器人采用的控制為總線通訊控制方式。b)電力線與信號線應(yīng)分開,并對信號線采取屏蔽、雙絞等抗干擾措施。c)各個軸可單獨手動示教和程序編輯示教。d)機械加工線性機器人的控制項目按表1要求。表1機械加工線性機器人控制項目序號項目1具備不低于20個運動程序存儲功能2能夠?qū)崿F(xiàn)不低于2個運動模式備選3能夠?qū)崿F(xiàn)0-100%速度自由調(diào)節(jié)4能夠開啟關(guān)閉任意服務(wù)工位5具備記錄程序斷點并實現(xiàn)復位功能6具備儲料位置數(shù)量自由編輯功能7具備各種負載監(jiān)控功能8具備各軸位置監(jiān)控功能9具備產(chǎn)量統(tǒng)計功能具備報警查詢、復位功能具備自動模式和手動模式功能具備整線回零功能具備坐標軟限位點自由設(shè)定功能6.2外觀和結(jié)構(gòu)機械加工線性機器人外觀和結(jié)構(gòu)應(yīng)符合GB/T37415-2019中6.2的規(guī)定。6.3功能要求機械加工線性機器人功能應(yīng)滿足以下要求:a)各機構(gòu)運行平穩(wěn)。b)具備急停、啟動、暫停、復位、回零按鈕。6c)具備綠黃紅三色指示燈（運行、暫停、停止）。d)具備斷電即停功能。e)垂直運動軸具備抱閘功能。f)氣動控制具備保壓功能。g)液壓控制具備保壓功能。h)可具備撞擊即停功能。i)可具備進入聯(lián)鎖功能。j)具備與其他自動化配套設(shè)備集成的功能。k)具備超出工作區(qū)域自動停止功能。6.4安全要求6.4.1基本要求機械加工線性機器人的安全保障應(yīng)符合GB11291.1-2011、GB11291.2-2013、GB5226.1-2008、GB/T15706-2012和GB/T37415-2019的規(guī)定。6.4.2接地機械加工線性機器人操作機、控制裝置、動力源都應(yīng)有接地點。所有接地點應(yīng)在其附近標注明顯的接地符號“”。接地點與機械加工線性機器人上因絕緣損壞可能帶電的金屬部件之間的電阻不得超過12Ω。6.4.3絕緣電阻機械加工線性機器人絕緣電阻應(yīng)符合GB/T37415-2019中6.4.3的規(guī)定。6.4.4耐電強度機械加工線性機器人動力交流電源電路與鄰近的非帶電導體間,應(yīng)能承受交流(50Hz)電壓有效值1500V持續(xù)1min的耐電強度試驗,無擊穿、閃絡(luò)及飛弧現(xiàn)象。6.4.5急停功能每個能啟動機械加工線性機器人運動或造成其他危險狀況的控制點都應(yīng)有手動的急停裝置,該急停裝置應(yīng)具有以下功能:a)終止機械加工線性機器人的所有導致危險的動作。b)切斷機械加工線性機器人驅(qū)動器的驅(qū)動源。c)消除可由機械加工線性機器人控制的任何其他危險。d)保持有效直至設(shè)備被復位。e)只能手動復位,復位后不會自動重啟,只允許手動啟動。7f)停電后恢復供電時,不得自行接通。6.4.6短路保護功能機械加工線性式機器人的電源線和外接軟線固定裝置應(yīng)安全可靠。應(yīng)配備防水進線座，防水進線座防水等級應(yīng)達到GB/T4208中規(guī)定的IP54。并應(yīng)有短路保護裝置。6.4.7安全保護功能當機械加工線性機器人在工作過程中出現(xiàn)超負載、超運行速度、超最大行程、機械故障等情況時,控制系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出報警信號,且應(yīng)立即停止工作。6.4.8限位功能機械加工線性機器人應(yīng)有限制各運動軸最大位移的機械硬限位裝置并具有軟限位設(shè)定功能。6.4.9豎直軸(Z軸)安全功能線性機器人豎直軸(Z軸)安全裝置應(yīng)滿足以下要求:a)機器人末端負載≥80kg時,應(yīng)配備外置制動系統(tǒng)(不包含電機的制動系統(tǒng)),該系統(tǒng)與機器人豎直軸(Z軸)直接連接。在電機制動系統(tǒng)失效時，能夠滿足豎直軸(Z軸)及末端負載的所有重量。b)機器人豎直軸(Z軸)應(yīng)配備維修時使用的防墜落鎖緊機構(gòu)。6.4.10執(zhí)行機構(gòu)安全功能機械加工線性機器人所有執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)配備防墜落鎖緊機構(gòu)和防止滑動的鎖緊機構(gòu)且重要連接處應(yīng)做防松設(shè)計。6.5噪聲在沒有回音測量環(huán)境下，距離機械加工線性機器人3m處測量在以最大速度空載運行時所產(chǎn)生的噪聲應(yīng)小于80dB(A)。6.6連續(xù)運行功能機械加工線性機器人在額定負載和工作速度下,能夠連續(xù)正常運行36h。6.7工藝操作機械加工線性機器人可正常進行手動示教編程，分段示教編程，編程坐標數(shù)值可自動獲取和工藝操作,可以滿足正常上卸料、多姿態(tài)翻轉(zhuǎn)。6.8電源適應(yīng)能力當供電電網(wǎng)電壓波動,交流電源在額定電壓的±15%范圍內(nèi),頻率變動±1%時,機械加工線性機器人工作應(yīng)正常。6.9電磁兼容性機械加工線性機器人的電磁兼容性應(yīng)符合GB/Z19397-2003中6.5的規(guī)定。6.10環(huán)境氣候適應(yīng)性8機械加工線性機器人環(huán)境氣候適應(yīng)性應(yīng)符合GB/T37415-2019中6.10的規(guī)定。6.11耐振性機械加工線性機器人的操作機、控制裝置在受到頻率為5Hz～60Hz、振幅為0.2mm的振動時,能夠正常工作。6.12耐運輸性機械加工線性機器人按生產(chǎn)廠家要求包裝和運輸后,應(yīng)保持功能正常，外觀無損傷。6.13可靠性機械加工線性機器人按GB/T5080.1-2012中的規(guī)定，平均無故障工作時間MTBF>5500h且平均修復時間MTTR<30min。7檢驗方法7.1檢驗條件機械加工線性機器人檢驗時除有另行規(guī)定外,均在下述條件下進行：a)溫度:0℃~40℃。b)相對濕度:≤85%（20℃)。c)大氣壓力:86kPa～106kPa。7.2外觀和結(jié)構(gòu)檢查機械加工線性機器人外觀和結(jié)構(gòu)采用目測方式檢驗。7.3功能檢查機械加工線性機器人功能檢查主要確認各個指令和動作的有效性和準確性：a)按機械加工線性機器人的技術(shù)要求，檢查各按鈕的功能和顯示裝置的顯示是否正常。b)按機械加工線性機器人的要求，檢查全部進入互鎖功能。按下“停止”或“急?！卑粹o后，不按“復位”和“啟動”按鈕，則其他按鈕均不能使運動部件動作。c)人工操作按鈕，使每個軸往復運行三次，檢查各機械軸動作是否正確。d)按程序指令操作，檢查各機械軸動作與程序指令一致性。7.4性能檢驗7.4.1最大負載重量在機械手臂末端配重最大負載重量后，操縱機械加工線性機器人按規(guī)定的程序運行，可滿足其運行速度和精度的要求。97.4.2各軸位移范圍使用專用和通用長度測量工具，以機座坐標系為基準，測量機器人末端執(zhí)行器在其直線軸上的位移范圍。7.4.3工作空間測量在空載狀態(tài)下，根據(jù)GB/T12644-2001中第5章規(guī)定的工作空間作圖法繪制出工作空間簡圖。以機座坐標系為基準,測出工作空間上極限位置點和拐點的坐標值。7.4.4定位精度機械加工線性機器人定位精度采用矩陣式測量的目標位置選擇如圖1所示，其測量方法如下：圖1矩陣式測量的目標位置選擇示意圖a)機械加工線性機器人的檢驗條件應(yīng)符合GB/T17421.2-2016中3.1的規(guī)定。b)被測機械加工線性機器人應(yīng)完成裝配并充分運轉(zhuǎn)；在開始檢驗精度之前機器人的調(diào)平、幾何精度和功能檢驗都應(yīng)完全符合要求；檢驗期間若使用機械加工線性機器人內(nèi)部補償程序應(yīng)記錄在檢驗報告中。c)按被測機械加工線性機器人編制程序使運動部件沿著或者圍繞軸線運動到一系列的目標位置，并使運動部件按照編程要求運動到指定位置，停留1分鐘，測量運動部件的位置坐標并記錄。d)重復測量所有規(guī)定的測量點，每個點測量10次，取最大值。7.4.5重復定位精度機械加工線性機器人的重復定位精度其測量方法如下：a)被測機械加工線性機器人應(yīng)完成裝配并充分運轉(zhuǎn)；在開始檢驗精度之前機器人的調(diào)平、幾何精度和功能檢驗都應(yīng)完全符合要求；檢驗期間若使用機械加工線性機器人內(nèi)部補償程序，應(yīng)記錄在檢驗報告中。b)按機械加工線性機器人編制程序使運動部件沿著或者圍繞軸線運動到一系列的目標位置，并在各目標位置停留足夠的時間，以便測量和記錄實際位置。c)機械加工線性測量目標位置的選擇本文件按7.4.4的規(guī)定。d)每個目標位置在每個目標方向上應(yīng)至少測量10次，統(tǒng)計出來位置偏差值，位置偏差值是運動部件到達實際位置減去目標位置之差。e)機械加工線性重復定位精度評定是按測量值的最大值。7.4.6最小定位時間機械加工線性機器人的最小定位時間按GB/T12642-2013中第9章的規(guī)定的方法進行檢驗。7.4.7循環(huán)時間在最大行程條件下,機械加工線性機器人按圖2循環(huán)運行軌跡所示從A點運動到D點,并從D點原路返回到A點(按ABCD-DCBA)進行循環(huán)運行。圖2機械加工線性機器人循環(huán)運行軌跡用儀表測量10次循環(huán)運行的時間，求平均值。7.4.8單軸加速度機械加工線性機器人的單一軸的運動加速度，按GB/T12642-2013中6.7的規(guī)定的方法進行檢驗。7.4.9最大單軸速度使被測軸進入穩(wěn)定的工作狀態(tài)，其他軸固定。令機械加工線性機器人被測軸以最大速度做最大范圍的運動，測出速度的最大值。重復測量10次，以10次所測結(jié)果的平均值為測量結(jié)果。7.4.10合成加速度被測伺服軸進入穩(wěn)定的工作狀態(tài)，其他伺服軸聯(lián)動。被測伺服軸以最大加速度做運動，測量各伺服軸加速度的分量，計算合成加速度。重復測量并計算10次，求平均值。7.4.11合成速度機械加工線性機器人的合成速度按GB/T12642-2013中6.7的規(guī)定的方法進行測量。7.4.12數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)應(yīng)能夠精確采集機械加工線性機器人各個運動軸實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，采集延時不高于10毫秒?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)能夠精確采集機械加工線性機器人各個含有傳感器、感應(yīng)器的部件的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，采集延時不高于10毫秒。7.4.13數(shù)據(jù)呈現(xiàn)控制系統(tǒng)能夠顯示機械加工線性機器人各伺服軸負載率，延時不高于100毫秒?？刂葡到y(tǒng)能夠顯示機械加工線性機器人各個傳感器、感應(yīng)器的部件實時狀態(tài)，并依據(jù)狀態(tài)展現(xiàn)異常報警提示信息，延時不高于100毫秒?？刂葡到y(tǒng)能夠顯示機器人作業(yè)的物料存儲數(shù)據(jù)?？刂葡到y(tǒng)能夠顯示歷史故障、報警信息和故障原因?？刂葡到y(tǒng)能夠顯示機器人的產(chǎn)能率。7.5安全性7.5.1接地電阻機械加工線性機器人的接地電阻按GB5226.1-2008中18.2規(guī)定的方法進行測量。7.5.2絕緣電阻機械加工線性機器人的絕緣電阻按GB5226.1-2008中18.3規(guī)定的方法進行測量。7.5.3耐電強度機械加工線性機器人的耐電強度按GB5226.1-2008中18.4規(guī)定的方法進行檢驗。7.6噪聲機械加工線性機器人的噪聲按JB/T8896-1999中5.7規(guī)定的方法進行檢驗。7.7連續(xù)運行性能機械加工線性機器人的連續(xù)運行性能按JB/T8896-1999中5.6規(guī)定的方法進行檢驗。7.8工藝操作性能機械加工線性機器人在正常工藝條件下,按工藝要求進行示教編程,并啟動機器人自動運行,工作正7.9電源適應(yīng)能力機械加工線性機器人的電源能力按JB/T8896-1999中5.8規(guī)定的方法進行檢驗。7.10電磁敏感度機械加工線性機器人的電磁敏感度按GB/Z19397-2003中第6章規(guī)定的方法進行檢驗。7.11環(huán)境氣候適應(yīng)性機械加工線性機器人的環(huán)境適應(yīng)性按JB/T8896-1999中5.10規(guī)定的方法進行檢驗。7.12耐振性機械加工線性機器人的耐振性能按JB/T8896-1999中5.11規(guī)定的方法進行檢驗。7.13耐運輸性機械加工線性機器人的耐運輸性按JB/T8896-1999中5.12規(guī)定的方法進行檢驗。7.14可靠性機械加工線性機器人的可靠性按GB/T5080.1-2012規(guī)定的方法進行檢驗。8檢驗規(guī)則8.1產(chǎn)品檢驗分為出廠檢驗和型式檢驗。8.2有下列情況之一時,一般應(yīng)進行型式檢驗：a)新產(chǎn)品或老產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)的試制定型鑒定。b)已定型的產(chǎn)品,如設(shè)計、關(guān)鍵工藝、材料有較大改變,可能影響產(chǎn)品性能。c)正常生產(chǎn)的產(chǎn)品,每隔3年或累計臺數(shù)達到100臺。d)產(chǎn)品停產(chǎn)3年恢復生產(chǎn)。e)出廠檢驗結(jié)果與上次型式檢驗有較大差異。8.3每臺線性機器人都應(yīng)進行出廠檢驗，檢驗項目見表2。其它檢驗規(guī)則按JB/T8896-1999中第2章的規(guī)定進行。表2機械加工線性機器人檢驗項目序號檢驗項目技術(shù)要求檢驗方法出廠檢驗型式檢驗1