(華南理工大學(xué)廣州學(xué)院,廣東廣州 510800)

工業(yè)機(jī)器人是一種自動(dòng)化機(jī)器裝置,隨著國(guó)內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的進(jìn)行以及人口紅利的逐漸消失,機(jī)器人行業(yè)正迎來(lái)最高速發(fā)展的時(shí)期。機(jī)器人的應(yīng)用范圍很廣,打磨機(jī)器人就是工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用的主要方向之一[1-4]。

打磨機(jī)器人可用于替代傳統(tǒng)人工打磨,大大提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,因此工業(yè)機(jī)器人能夠更好的滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求[5-6]。為實(shí)現(xiàn)在打磨工作中,遠(yuǎn)程操控工業(yè)機(jī)器人與臺(tái)磨機(jī)進(jìn)行打磨作業(yè),設(shè)計(jì)打磨工作站。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在工業(yè)機(jī)器人打磨作業(yè)中,托盤A、B與行程開關(guān)接觸后,開關(guān)組信號(hào)同時(shí)為1,機(jī)器人將在托盤A、B區(qū)域中夾取工件進(jìn)行打磨作業(yè)并將打磨后的工件移至夾取點(diǎn)歸位,該托盤最后一個(gè)工件打磨歸位動(dòng)作完成后機(jī)器人末端執(zhí)行器將回到安全高度等待下一托盤到位信號(hào)指令。根據(jù)作業(yè)要求,打磨工作站分為三個(gè)模塊:控制模塊,打磨模塊和工業(yè)機(jī)器人見(jiàn)圖1。

圖1 打磨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Polishing system structure

控制模塊包含供電電路和安川MOTOMAN-SV3X 其I/O接通單元CN10用I/O電纜將其延伸的I/O端子座組成。供電電路電氣件包括斷路器CB1、CB2、交流接觸器KM1、繼電器KA1、常開按鈕SB1、常閉按鈕SB2以及24V電源,其布局圖見(jiàn)圖2。

圖2 控制模塊布局圖Fig.2 Layout of the control module

電氣件接線實(shí)物如圖3所示,打開CB1、CB2、24V電源接通,按下常開按鈕SB1交流接觸器KM1電磁鐵吸附,臺(tái)磨機(jī)火線(L)和零線(N)接入的L1,L2端接通,臺(tái)磨機(jī)通入220V交流電啟動(dòng),由此遠(yuǎn)程控制臺(tái)磨機(jī)的啟停。

圖3 電氣件接線實(shí)物圖Fig.3 Physical diagram of electrical wiring

打磨模塊由托盤A、B,直角定位裝置*2,行程開關(guān)*4和臺(tái)磨機(jī)*1組成。打磨系統(tǒng)實(shí)物圖見(jiàn)圖4。

圖4 打磨系統(tǒng)實(shí)物圖Fig.4 Physical picture of the polishing system

行程開關(guān)*2置于每一直角定位裝置上方,將其接入機(jī)器人外延I/O端子座,I/O分配表見(jiàn)表1,機(jī)器人接收IN5和IN6(IN7和IN8)同時(shí)為1時(shí),跳至相應(yīng)子程序運(yùn)行相應(yīng)打磨作業(yè)。

氣動(dòng)夾手與二位五通電磁換向閥用氣管連接,將換向閥接入機(jī)器人I/O 端子座輸出端,I/O 分配表見(jiàn)表1,當(dāng)OUT 1 置1 時(shí)換向閥處于右位,氣動(dòng)夾手為夾緊狀態(tài),OUT1為0時(shí)換向閥處于左位,氣動(dòng)夾手為張開狀態(tài)。

2 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

2.1 操作流程

在工業(yè)機(jī)器人打磨作業(yè)中,先進(jìn)行供電電路的布置,達(dá)到能遠(yuǎn)程開啟臺(tái)磨機(jī)的目的;然后對(duì)氣動(dòng)夾爪和電磁換向閥調(diào)試使其能夠在輸出信號(hào)OUT 1 為1 時(shí)夾緊為0 時(shí)張開;最后是工業(yè)機(jī)器人的示教編程,能夠在收到不同信號(hào)時(shí)進(jìn)行相應(yīng)打磨作業(yè)。

2.2 機(jī)器人動(dòng)作流程

外部輸入信號(hào)IN1為1,機(jī)器人通電啟動(dòng),1秒延遲后主程序等待輸入信號(hào)IN5-8的信號(hào)變化來(lái)調(diào)用子程序,子程序進(jìn)行相應(yīng)托盤位置的打磨作業(yè),最后一個(gè)工件打磨并歸位完成后末端執(zhí)行器移至安全高度,主程序跳至循環(huán)起點(diǎn),等待下一個(gè)輸入信號(hào)組變更進(jìn)行下一組打磨作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人流程圖見(jiàn)圖5。

3 程序設(shè)計(jì)

行程開關(guān)和氣動(dòng)電磁換向閥與安川工業(yè)機(jī)器人MOTOMAN-SV3X 之間通過(guò)IO 信號(hào)實(shí)現(xiàn)交互,打磨作業(yè)動(dòng)作包含機(jī)器人啟動(dòng)、夾取、打磨、放置等,主程序的功能為根據(jù)輸入信號(hào)邏輯計(jì)算,調(diào)用子程序進(jìn)行打磨作業(yè)。

主程序WAIT指令當(dāng)輸入IN1為ON時(shí),機(jī)器人啟動(dòng);設(shè)置循環(huán)*A為循環(huán)起點(diǎn);由于使用的IN口為5-8,所以使用DIN B000 IGH#(2)指令(IN1-4為1,IN5-8為2);TIMER指令讓機(jī)器人延遲1秒后進(jìn)行程序選擇調(diào)用;程序調(diào)用使用CALL指令,條件為B000的值(B000的值是一組二進(jìn)制換十進(jìn)制的數(shù)值,如IN5,IN6同時(shí)為1,二進(jìn)制為0011,十進(jìn)制則為3);最后設(shè)置JUMP*A跳至循環(huán)起點(diǎn)。主程序如下。

表1 機(jī)器人外延I/O 端子座I/O 分配表Tab.1 I/O distribution table of robot extension I/O terminal block

圖5 工業(yè)機(jī)器人流程圖Fig.5 Flow chart of industrial robot

子程序先用SUB,SET 指令將P000 和B000 初始化;DOUT指令控制輸出OUT1 從而管理氣爪的閉合;設(shè)置*A為循環(huán)起點(diǎn);SPTON和SPTOF分別是平移指令的起點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn),該指令之間的示教點(diǎn)每次循環(huán)會(huì)加一定的偏移量(P001);ADD指令就是其偏移量計(jì)算指令,如該段程序中P001設(shè)置為y=-47.5,即每下一次循環(huán)開始沿y軸負(fù)方向偏移47.5mm;JUMP是循環(huán)跳轉(zhuǎn)指令,B000初始為0,每行三個(gè)工件則循環(huán)三次,故設(shè)置其條件為B000<3。兩個(gè)托盤一共六行工件需示教6段此程序(每行首個(gè)示教點(diǎn)位不同,框架完全相同),子程序如下。

4 結(jié)語(yǔ)

打磨工作站通過(guò)供電電路給臺(tái)磨機(jī)通入220 V 交流電,可以遠(yuǎn)程控制臺(tái)磨機(jī)的啟動(dòng)和停止;采用行程開關(guān)常開端接入安川機(jī)器人外延I/O端子座進(jìn)行I/O信號(hào)交互,使機(jī)器人根據(jù)不同輸入信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)作業(yè);采用二位五通電磁換向閥左右位導(dǎo)氣線路不同來(lái)控制氣動(dòng)夾爪的閉合與松開;整系統(tǒng)由工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)運(yùn)行與遠(yuǎn)程控制的臺(tái)磨機(jī)進(jìn)行打磨作業(yè),可由示教器監(jiān)視I/O狀態(tài)。此工作站適用于工業(yè)機(jī)器人教學(xué)和根據(jù)要求進(jìn)行普通工件的打磨作業(yè),實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)力解放和安全保障。