工業(yè)機器人在電機外殼加工生產(chǎn)線上的應(yīng)用

摘 要：本文研究目的為利用機器人替代人工，使電機外殼加工生產(chǎn)線能夠更快速便捷地生產(chǎn)產(chǎn)品。文中將工業(yè)機器人使用于生產(chǎn)流水線中的上、下料及分揀環(huán)節(jié)中，并對機器人設(shè)置相關(guān)程序，使機器人融入數(shù)控加工流程內(nèi)，既能使生產(chǎn)自動化、科技化的同時，亦可保證產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量等參數(shù)不受影響，與人工生產(chǎn)對比有較大優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人；加工生產(chǎn)線；應(yīng)用研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.058

工業(yè)機器人的設(shè)計初衷為提升生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)質(zhì)量，因其與人類不同，不會因經(jīng)多次機械操作后產(chǎn)生疲憊感而導(dǎo)致工作質(zhì)量降低、速度變慢，且機器人可執(zhí)行人類較難以執(zhí)行的任務(wù)，如生產(chǎn)材料對人體較有害、生產(chǎn)材料經(jīng)加熱無法觸摸等，目前工業(yè)機器人的設(shè)計與制作已趨于產(chǎn)業(yè)化，已廣泛應(yīng)用于汽車、電子電器、零件加工等領(lǐng)域。行業(yè)發(fā)展迅速的同時亦受到了國家政策的相關(guān)支持，國家已將工業(yè)機器人設(shè)計與制造作為重點發(fā)展的十大領(lǐng)域之一。本文以FANUC機器人為例，將其應(yīng)用于電機外殼加工生產(chǎn)線中，分析其應(yīng)用方式，將工業(yè)機器人與數(shù)據(jù)加工線中相關(guān)部分有機結(jié)合，將二者優(yōu)勢綜合性發(fā)揮。

1 加工線系統(tǒng)分析

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

目前廣泛使用的電機外殼加工生產(chǎn)線已經(jīng)過各類實踐，擁有一套成熟的生產(chǎn)模式。其主要結(jié)構(gòu)由上料傳送帶、下料輸送帶、行走機器人、固定機器人、立式加工中心、數(shù)控車床、成品欄、控制系統(tǒng)組成，此系統(tǒng)中主要應(yīng)用工業(yè)機器人的階段為加工與分揀階段。電機外殼零件較為復(fù)雜，系統(tǒng)元件較多，零件中以鋁合金材料為主，元件中存在鉆孔、攻絲、內(nèi)孔等工序。使用機器人與數(shù)控加工技術(shù)結(jié)合，立足自動化視角，對元件進行加工，可使元件加工速度更快且精準(zhǔn)度更高。

1.2 FANUC機器人生產(chǎn)應(yīng)用

有兩類機器人應(yīng)用于該生產(chǎn)線中，一臺為搬運機器人，一臺為行走機器人。兩類機器人由FANUC伺服電動機帶動，利用aiF12/3000電機控制，經(jīng)過計算機系統(tǒng)計算后，確定運轉(zhuǎn)速度，保障重復(fù)精度，能夠良好的適應(yīng)機床工作。在工作過程中，搬運機器人對毛坯工件進行抓取，幫助機床上料，使加工工序變得更加緊密，將工件成品擱置到傳送帶上。行走機器人與FANUC智能技術(shù)結(jié)合，可在施工下料流程中應(yīng)用，在料筐中放置加工成品。

FANUC Robot 機器人為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)設(shè)計關(guān)節(jié)臂的機器人，伺服電動機驅(qū)動器械組控制活動流程，機器人不同環(huán)節(jié)結(jié)合在一處或者一個關(guān)節(jié)點。FANUC機器人為使用者提供較為開放的控制平臺。針對不同層次的使用者設(shè)計，使其更加方便的操作系統(tǒng)，合理應(yīng)用各類傳感器。通過增加不同末端工具的方式拓展機器人功能，實現(xiàn)機器人功能的二次開發(fā)。

2 工業(yè)機器人于自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 機器人及PLC結(jié)合應(yīng)用

為保障生產(chǎn)現(xiàn)場統(tǒng)一管理，使信號傳輸速度穩(wěn)定性得以提升，生產(chǎn)線需采用三菱FX3U-64MT PLC控制系統(tǒng)作為主站控制，在其中配置相應(yīng)的功能模塊，機器人應(yīng)當(dāng)接受主站控制，站在主站及從站層面，實現(xiàn)總線控制，總線控制應(yīng)用OMRON HMI動態(tài)監(jiān)控組實現(xiàn)監(jiān)控功能，PLC及機器人實現(xiàn)I/O通信。

生產(chǎn)線中需建設(shè)實時監(jiān)控系統(tǒng)，可以對生產(chǎn)線機床工作狀態(tài)進行檢測，對機器人啟動條件進行觀察，保障程序合理切換，將信息有效傳輸至總站，若出現(xiàn)問題能夠及時報警。機器人啟動條件需滿足機器人基本需求，系統(tǒng)產(chǎn)生報警信息時，應(yīng)當(dāng)切換畫面，確保機器人滿足啟動條件。

現(xiàn)場總線技術(shù)為三菱電機公司出產(chǎn)的PLC總線控制系統(tǒng)，具有實時性、分散控制、智能通信等多種功能，能夠與不同商家出產(chǎn)的產(chǎn)品進行聯(lián)合，能夠為用戶提供多種使用環(huán)境，滿足用戶對開放結(jié)構(gòu)的需求。該生產(chǎn)線應(yīng)用總控制站FX3U-64MT作為主站，配備完善的功能模塊，不同監(jiān)測站通用一個站號。將參數(shù)設(shè)置好后，還需要進行信號配置，CC-LINK硬件卡需立足信號起始位，將設(shè)置全部完成，可啟動控制柜。

應(yīng)用PLC編程軟件，對系統(tǒng)菜單進行設(shè)置，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。PLC側(cè)CC-LINK參數(shù)設(shè)置結(jié)束后，需要在梯隊中將機器人所需信息及應(yīng)用流程輸入，比如在運行時長階段：設(shè)置DTO KO H160 K8M300 K1 R2UI[01]；DTO KO H162 K8M332 K1 R2DI[15]等系列參數(shù)。參數(shù)設(shè)置完畢可保障機器人正常工作開展。

2.2 機器人、PLC及數(shù)控機床接口

為確保機器人與數(shù)控機床間配合流暢，需將機器人、PLC及數(shù)控機床間的連接關(guān)系合理安排。在硬件應(yīng)用方面可以利用屏蔽電纜方式將三者輸入點連接；軟件方面可利用對應(yīng)專屬軟件對機器人各項參數(shù)等進行采集。實現(xiàn)機床與機器人之間的數(shù)據(jù)互通。流程設(shè)置過程中應(yīng)當(dāng)完成信號處理、數(shù)控機床準(zhǔn)備等相關(guān)工作，使信號保持傳輸穩(wěn)定，對數(shù)控機床工作狀態(tài)進行分析。需注意機床應(yīng)做好信號準(zhǔn)備工作。機器人應(yīng)將輸出信號作為基礎(chǔ)信號，將PLC輸出信號作為機床控制輸入信號，如此才能起到三者信息傳遞轉(zhuǎn)化作用。

3 結(jié)束語

本次自動加工生產(chǎn)線，將機器人技術(shù)及PLC技術(shù)、傳感器技術(shù)等融合，能夠?qū)崿F(xiàn)機器人及數(shù)控機床的有效組合。使數(shù)控機床工作模式轉(zhuǎn)變，使數(shù)控機床工作安全性提升，使人工勞動被逐漸取代，保障工作強度及工作效率，具有較大應(yīng)用價值。應(yīng)用智能機器人可實現(xiàn)低成本操作，使工作生產(chǎn)進入新的生產(chǎn)時代。

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作者簡介：張聚峰（1984-），男，天津人，碩士，講師，主要從事機電一體化、工業(yè)機器人教育。