項目五 工業(yè)機器人選型與典型應用

1、項目五 工業(yè)機器人選型與典型應用學習目標1.掌握工業(yè)機器人選型的原則和方法；2.了解常用知名品牌工業(yè)機器人特點和常用型號；3.熟悉焊接機器人系統(tǒng)的組成和編程要點；4.熟悉噴涂機器人系統(tǒng)的組成和編程要點；5.熟悉機床上下料機器人系統(tǒng)的組成和編程要點。6.熟悉碼垛、搬運機器人系統(tǒng)的組成與應用。7.了解機加工機器人的基本知識。知識鏈接一、工業(yè)機器人選型的原則和方法工業(yè)機器人廣泛應用于各行業(yè)的生產。選用機器人應滿足適用、可靠、便于操作和維修維護及經濟性的基本要求。具體的選型原則和方法如下：1、工藝適應性原則 工藝適應性原則主要指所選用的工業(yè)機器人功能必須適應生產的工藝需求。焊接、噴涂、鑄造、鍛造、沖壓

2、、車削、銑削、碼垛、搬運等生產其工藝不同，對機器人的動作類型、承載能力、運動范圍和速度、機器人重復精度等要求也不同。2、可靠性原則機器人的可靠性是工業(yè)機器人用戶特別關心的焦點問題，因此在選用工業(yè)機器人時必須認真對待。是否經過可靠性試驗，其無故障時間是否有說明。3、優(yōu)化配置原則工業(yè)機器人的配置既要滿足生產活動的功能要求，又要保證質量穩(wěn)定可靠，還要做到經濟合理。關鍵部件的來源，首先重點考察減速器、伺服系統(tǒng)、控制器的品牌及其質量等級，其次是機械結構是否經過優(yōu)化設計，結構是否合理，是否有足夠的剛性和穩(wěn)定性，是否選用了優(yōu)質材料和有效的工藝處理，以保證其穩(wěn)定性。應考察機器人生產廠家各種關鍵配套產品的配置清

3、單及生產廠家，防止機器人生產廠家以次充好，影響整機質量。4、容易操作原則工業(yè)機器人的操作、示教和編程，應該簡單易學。所有機器人選型時重點考察其基本操作是否繁瑣，示教是否容易，編程系統(tǒng)是否接近高級語言等。5、質量保證原則選用工業(yè)機器人時，不但要考核工業(yè)機器人本身的質量，還要考核工業(yè)機器人生產企業(yè)質量保證體系的完善性和可信性?？己斯I(yè)機器人整機生產企業(yè)是否通過ISO有關標準的認證。因為，是否通過ISO有關標準的認證，對于企業(yè)產品的質量保證的差別是很大的。通過認證，在質量管理和質量保證物質條件上都會全面得到保證。6、維修備件供應原則對于進口工業(yè)機器人來講，用戶經常遇到維修備件供應難的問題。要么是供應

4、渠道不暢，供應時間周期長，要么是原來的備件已淘汰，廠家專門做此種備件價格十分昂貴，要么就是無法弄到。選型時要考慮供應商的維修備件供應難易程度。7、維修服務體系完善原則在選擇工業(yè)機器人時，一定要考核工業(yè)機器人生產企業(yè)及其配套產品生產企業(yè)的售前和售后服務網絡是否健全，服務隊伍的素質是否能勝任工作，服務能否及時，是否能履行承諾。這一點非常重要，不容忽視，應該在合同條款中加以明確，并規(guī)定索賠事項。對于在中國沒有維修服務網點，或者雖然有維修網點，但開同虛設不起作用的企業(yè)，原則上是不能選用的。8、市場占有率原則 市場占有率高的工業(yè)機器人，說明是旺銷產品，已受到多數用戶的青睞和肯定，一般不會有太多質量低劣的

5、情況。市場占有率高的旺銷機器人一般是批量產品，其設計結構和工藝基本上是經過多次修改和考驗的，應該是比較成熟的產品，產品質量應該能得到保證。9、避免風險原則避免技術性風險。對一技術復雜而昂貴的工業(yè)機器人，選用時應采取交鑰匙工程的方法簽署技術合同和商務合同。要求訂貨前做工藝設計、動態(tài)模擬仿真或實地操作演示實驗，訂貨時要求供應商提供全套專用附件，到貨后要求負責安裝調試，要求負責操作人員的編程、操作和維護的培訓。供應商敢不敢承擔這樣的交鑰匙合同，也是對他們實力的嚴峻考驗。避免資信風險。在商品經濟的大潮中，騙局和陷阱還是存在的，一不小心就會陷進去，結果無法向領導和職工交代。為了避免這種風險，要對供應商進

6、行實地考察。除了對產品技術質量和服務質量考察外，還要通過銀行或可信的渠道考察其資信情況。供應商的負債率最好不超過70%，負債率過高隨時都有破產的危險。 除了考察供應商的負債率和生產形勢外，還要考察供應商的流動資金狀況。流動資金十分困難的企業(yè)，你向他們訂了貨，交了預付款，但他們把預付款挪作他用，因此造成無法交貨或交貨嚴重拖期，損失的還是用戶。或交貨嚴重拖期，損失的還是用戶。10、環(huán)保安全原則工業(yè)機器人也有漏油、漏水、漏氣的現象，這會污染環(huán)境和造成浪費，應該堅持標準，嚴格要求，對于工藝過程材料，如果含有對人身有害的物質，則不應該超標。目前，我國已開始對企業(yè)進行環(huán)保標準認證，通過此項認證的企業(yè)，也應

7、該成為我們訂貨時優(yōu)先選擇的企業(yè)。工業(yè)機器人配套的電氣產品往往都有安全要求，這些產品要達到安全標準，最好能通過安全認證。11、科學驗收原則常常發(fā)現一些企業(yè)，可以以昂貴的代價購買工業(yè)機器人，而不肯花錢請權威機構進行品質驗收。有的外商就抓住了這個弱點，或者以次充好，或者發(fā)出他們的不合格品給中國的用戶，而中國用戶又沒經過權威機構進行科學嚴格的驗收，讓他們蒙混過關，當用戶發(fā)現時也過了索賠期，結果是啞巴吃黃連，有苦說不出。12、性能價格比原則工業(yè)機器人的價格主要取決于技術水平的先進性，質量和精度的好壞，配置的高低以及質量保證費用等。對工業(yè)機器人的價格必須進行綜合考慮，不要一味追求低價格。但也要防止價格上的

8、欺騙，只要認真地比產品水平、比質量、比配置、比功能、比運行費用，最后再比價格，是可以買到性能價格比合理的工業(yè)機器人設備的。二、ABB工業(yè)機器人簡介1974年發(fā)明世界第一臺全電機驅動機器人；2001年成為全球首家機器人銷量突破10萬臺的制造商；2007年底全球機器人銷量達到16萬臺；3%的收入投入研發(fā)。1994年在上海成立上海ABB工程有限公司。1、ABB工業(yè)機器人的特點：（1）速度快。QuickMoveTM 動態(tài)自優(yōu)化運動控制技術令各軸總是以最大加速度運動，生產節(jié)拍比一般機器人快 25%。運動控制功能好。加速度不隨載荷和臂長而變化。（2）機械結構合理。平均無故障運行時間大于8萬小時，模塊化結構

9、，緊湊合理，維護維修方便，電機功率小，能耗比一般機器人低30%。（3）安全保護性能好。具有基于Load Identification 技術的智能防碰撞功能，碰撞時將碰撞力降低到 30%，機器人自動延路徑回縮，釋放壓力，對工具和周邊設備的破壞降到最小，意外碰撞后可快速回復，碰撞檢測靈敏度可以調整。（4）全彩色觸摸屏示教器，三方向操作搖桿（5）控制軟件系統(tǒng)先進。1）控制柜附帶USB接口及網線接口，程序文件可自由存儲、加載。2）機器人程序為文本格式，方便在電腦上編輯。3）軌跡轉角處運動速度恒定。4）控制系統(tǒng)屏蔽性能優(yōu)異，不受高頻信號干擾。5）隨機附帶Robot Studio軟件，可進行3D運行模擬及

10、聯機功能（復制文件、編寫程序、設置系統(tǒng)、觀察I/O狀態(tài)、備份及恢復系統(tǒng)等多種操作）。6）與外部設備連接支持DeviceNet、ProfiBus、InterBus等多種通用工業(yè)總線接口。也可通過標準輸入輸出接口實現與各種品牌焊接電源、切割電源、PLC等的通訊。7）可自由設定起弧、加熱、焊接、收弧段的電流、電壓、速度、擺動等參數。可自行設置實現雙絲焊接的參數控制。8）提供擺焊設置功能，自由設定擺幅、頻率、擺高、擺動角度等參數，可實現偏心擺動等各種復雜擺動軌跡。9）配合SmarTAC及AWC功能可實現對復雜焊縫的初始定位，及焊接過程中的路徑自動修正。2、ABB工業(yè)機器人常用型號（1）IRB 1410

11、IRB 1410 在弧焊、物料搬運和過程應用領域歷經考驗，自1992年以來的全球安裝數量已超過14000 臺。IRB 1410性能卓越、經濟效益顯著，資金回收周期短?？煽啃?IRB 1410以其堅固可靠的結構而著稱，而由此帶來的其他優(yōu)勢是噪音水平低、例行維護間隔時間長、使用壽命長。準確性卓越的控制水平和循徑精度(+ 0.05 mm) 確保了出色的工作質量。該機器人工作范圍大、到達距離長 (最長 1.44 m)。承重能力為 5 kg，上臂可承受18 kg的附加載荷。這在同類機器人中絕無僅有?？焖倥鋫淇焖倬_的IRC5 控制器有效縮短了工作周期。1）主要技術參數到達距離1.44m重復定位精度0.0

12、5mm6軸承重5Kg1軸工作范圍1701軸負載19Kg(如送絲盤)3軸負載18Kg(如送絲機)重量225Kg2）選型注意無法倒掛使用不能同時與一個以上外部軸協調3）主要應用于弧 焊、上 膠、注 塑、包 裝、機械管理、物料搬運。（2）IRB1600 IRB 1600是一種通用的高性能機器人，共有4種版本。由于有效載荷較大，IRB 1600機器人在市場上所有同級別機器人中結構最牢固、動力最強勁。除此之外，IRB1600機器人還非常適合在許多應用領域執(zhí)行靈活性強且極具成本效益的操作任務?？煽啃詮娬＿\行時間長該機器人集成熟技術和經嚴格測試的創(chuàng)新技術于一身，具有平均故障間隔時間（MTBF）長、維護要求

13、低、維護時間短等多項優(yōu)點。速度快工作循環(huán)時間短同類機器人中操作速度最快。精度高零件生產質量穩(wěn)定具有極高的重復定位精度0.05mm和軌跡精度。功率大適用范圍廣有效載荷選項為5kg或7kg（“無手腕”時可達10kg）。 堅固耐用適合惡劣生產環(huán)境 IP 67防護等級，可蒸汽清洗，有“鑄造專家型”備選。通用性佳柔性化集成和生產采用后彎式設計，提供多種安裝選項（墻面安裝、地面安裝、倒置安裝或傾斜安裝）。1）主要技術參數到達距離1.2m或1.45m重復定位精度0.05mm6軸承重5Kg或7Kg1軸工作范圍180重量250Kg2）選型注意可倒置、壁掛、傾斜安裝。壁掛安裝時1軸動作范圍只有20。 后仰及下探工

14、作范圍大。有鑄造版、清洗版。3）主要應用于弧 焊、裝 配、模 鑄、注 塑、包 裝、機械管理、物料搬運。（3）IRB 2400IRB 2400機器人有多種不同版本備選，擁有極高的作業(yè)精度，在物料搬運、機械管理和過程應用等方面均有出色表現。IRB 2400機器人可提高您的生產效率、縮短生產提前期、加快交貨速度。可靠性強正常運行時間長 IRB 2400是全球應用最廣的工業(yè)機器人。該機器人堅固耐用，使用零部件數量降至最少，可靠性強、維護間隔時間長。速度快操作周期時間短采用ABB獨有的運動控制技術，優(yōu)化了機器人的加減速性能，使機器人工作循環(huán)時間降至最短。精度高零件生產質量穩(wěn)定具有最佳的軌跡精度和重復定位

15、精度（RP=0.06mm）。功率大適用范圍廣有效載荷選項為720kg，最大到達距離達1.810m。堅固耐用適合惡劣生產環(huán)境 IP 67防護等級，可蒸汽清洗，備有潔凈室型（100級）和“鑄造專家型”。通用性柔性化集成和生產所有型號均可倒置安裝。1）主要技術參數根據承重分為3各型號，分別是2400L（5-7kg）、/2400-10（10kg）、/2400-16（16kg）。到達距離1.8m/1.5m/1.5m重復定位精度0.06mm6軸承重7Kg/10Kg/16Kg1軸工作范圍180重量380Kg2）選型注意有倒置安裝專用型號有鑄造版、清洗版等3）主要應用于弧焊、裝配、鑄件清洗、切割/去毛刺、模鑄

16、、上膠/密封、研磨/拋光、注塑、機械管理、物料搬運、包裝等。（4）IRB4600IRB 4600是市場上速度最快，可到達距離最長，最精確，精簡度高，防護等級高的機器人。尖端工作站設計最優(yōu)化機器人定位精度，有效使用地面空間因歸功于其精密設計，高度靈活的活動架及突出的可到達性。尖端產品 周期短、產出高。尖端表現高精確度、加工組件質量高。更靈活的安裝方式，更緊湊的工作站，第二代的 QuickMove & TrueMove，能有效縮短高達20 的生產周期時間。針對長臂更高的有效載荷落地式、傾斜式、下探式和倒置式，連續(xù)的連接設計概念、平穩(wěn)簡潔的底部設計確保突出的工作范圍，使用機器人作為最優(yōu)化定位的工具,

17、 縮短周期時間， 提高車間地面利用率。主要應用于機加工、物料搬運、弧焊(長臂)、水噴射、激光和超聲波切割、分配（密封、涂膠）、加工應用（拋光，去毛刺）等。(5) IRB 6640IRB 6640是一款高產能且適合各類應用的機器人產品。更高有效載荷。有效載荷235 kg，使其適合眾多重型工件搬運。IRB 6640ID (internal Dressing)的有效載荷為200 kg， 滿足點焊應用的最大需求。提高路徑精度。IRB 6640配備第二代TrueMove 和QuickMove技術。機器人具備更精確的運動，使編程時間更少且工藝效果更好。安裝維修簡便。此種機器人有一些新特點，如簡化的鏟車叉槽

18、和機器人底部空間更大，都使得維修變得更方便。為方便吊裝，重量減輕近400kg。選型注意只能落地安裝，有鑄造版、清洗版等。主要應用于 物料搬運、 機床管理、 點焊等。(6) 型 號：IRB 5350，噴涂機器人。結構緊湊、動作精準的IRB5350開門機器人是汽車內飾噴涂的得力助手，兼容走停式和連續(xù)式輸送解決方案；配備精心設計的開門夾具，內置搜尋傳感器和力反饋傳感器，是內飾噴涂區(qū)不可或缺的效率“助推器”。 IRB5350配套緊湊型手臂、底座和導軌系統(tǒng)。可輕松“嵌入”狹小的噴房，專用導軌系統(tǒng)增強噴涂機器人柔性，導軌系統(tǒng)支持落地和壁掛兩種安裝方式。走停式噴涂線配套的噴涂機器人和開門機器人多為固定安裝，

19、可采用固定在噴房地面的三軸IRB5350。連續(xù)式噴涂線要求IRB5350隨車身移動，可采用配備ABB緊湊型專用導軌的四軸IRB5350，進一步增強噴涂機器人的柔性。（7）ABB工業(yè)機器人也有分揀機器人（并聯）、碼垛機器人等。三、KUKA機器人簡介機器人技術之先驅庫卡機器人集團公司（KUKA Robot Group）是世界領先的工業(yè)機器人供應廠家之一。庫卡是世界幾家頂級為自動化生產行業(yè)提供柔性生產系統(tǒng)，機器人，夾具，模具及備件的供應商之一。庫卡的客戶幾乎遍及所有的汽車生產廠家。同時也是歐洲，北美洲，南美洲及亞洲的主要汽車配件及綜合市場的主要供應商。庫卡可提供全套系列的工業(yè)機器人和機器人系統(tǒng)，涵蓋

20、了所有負載等級和機器人類型，例如：各種規(guī)格的六軸機器人, 貨盤堆垛機器人, 龍門架機器人, 凈室機器人, 不銹鋼機器人, 耐高溫機器人, SCARA 機器人或焊接機器人。1、庫卡機器人特點采用模組化構造，可以簡便而迅速地進行改裝，以適應其他任務的需要。所有機器人均通過一個高效可靠的微機控制平臺進行工作。還提供與應用相關的附加應用程序和建立在控制系統(tǒng)智能化聯網基礎上的所謂全方位聯網技術。庫卡公司的產品系列還有以下突出特點：兼容各種技術的系統(tǒng)理念、高安全性、高可靠性、統(tǒng)一外觀和質感、一致的操作裝置和統(tǒng)一的維護和更新方案。2、KUKA工業(yè)機器人常用型號（1）KUKA 機器人手臂 KR 60-3。KR

21、 60-3 就像是位行為藝家，它形同拳頭的工作空間為應用領域提供了節(jié)省空間和成本的設備方案。負荷 60/45/30 千克，加負荷 35 千克，最大作用范圍 2033/2230/2429 毫米，軸數 6，重復精確度0.20/0.25/0.25 毫米，重量 665/671/679 千克，安裝位置可變。(2) KUKA家電制造機器人 KR 100-3 comp。由于用途廣泛、應用靈活，KR 100-3 comp 尤其適合加工工業(yè)的絕大多數應用領域,無論是汽車配件供應行業(yè)還是普通工業(yè)領域。負荷 100 千克,附加負荷 100 千克最大作用范圍 2400 毫米，軸數 6,，重復精確度 0.15 毫米，重

22、量 1155 千克，安裝位置：地面。（3）焊接機器人 KR 5 arc HW。真正的氣體保護焊接專家 KR 5 arc HW（Hollow Writst）。具有一些與眾不同的功能特征。 比如其機座和機械手上有 一個 50 mm 寬的通孔，可以保護機械臂上的整套保護氣體軟管的敷設。 由此不僅可以避免保護氣體軟管組件受到機械性損傷， 而且可以防止其在機器人改變方向時隨意甩動。 既可敷設抗扭轉軟管組件，也可限轉動的保護氣體軟管組件。 對用戶來說，這不僅意味著提高了構件的可接近性及保證了對整套軟管的最佳保護，而且還意味著離線編程也得到了簡化。負荷 5 千克，附加負荷 12 千克，最大作用范圍 1423

23、 毫米，軸數6，重復精確度 0.1 毫米，重量 120 千克，安裝位置：地面、天花板，角度 15，防護等級 IP 54。（4）六軸機器人 KR 5 sixx R650。敏捷、可靠且高性能的六軸機器人的作用范圍達 650 毫米。該款精巧的機器人將高節(jié)拍及準確性與經實踐檢驗且操作方便的庫卡微機控制系統(tǒng)結合起來。負荷5 千克，最大作用范圍650 毫米，軸數6，復精確度 0.02 毫米，量28 千克，安裝位置： 地面、天花板。制系統(tǒng) KR C2sr，速度最大 8.2 米/秒。（5）堆垛、卸垛機器人 KR 50 PA。無論是貨盤堆垛還是貨盤卸垛，無論是混合貨品還是非混合貨品，無論是紙箱還是塑料容器 -

24、KR 50 PA 都能滿足它們的作業(yè)要求。負荷50 千克，附加負荷 20 千克，最大作用范圍1991 毫米，軸數2，復精確度 0.25 毫米，量700 千克，安裝位置：地面。（6）小型機器人KR 5 sixx R850。精巧且節(jié)省空間的六軸機器人以 850 毫米的作用范圍將高速、精確性與較大的作用范圍結合為一體。集成了全球銷售最佳且性能最可靠的庫卡微機控制平臺的所有優(yōu)點。負荷5 千克，最大作用范圍850 毫米，軸數6，重復精確度 80000 小時，運行穩(wěn)定可靠；結構合理，電機功率小，比其他品牌能耗低 30%以上；模塊化結構，維護、檢修方便快捷；圖5-2 焊接機器人系統(tǒng)控制部分動態(tài)自優(yōu)化運動控制

25、技術令各軸總是以最大加速度運行，運行速度提高 25%；6 軸智能防碰撞技術將碰撞力減小到 30%，且可快速恢復；7.5 英寸全彩觸摸屏式示教器，操作方便快捷；1410 型工作半徑 1440mm，重復定位精度0.05mm；供貨商為 ABB 全球最佳合作伙伴，得到 ABB 公司最有力的技術支持。2、焊機選擇日本松下全數字焊機 YM-500GR3全數字控制，提供從起弧到收弧全過程的精確控制。輸出電流 60500A。最佳性價比的選擇。3、焊槍德國 TBi 焊槍槍體外套管是由一整塊特質高鋼性不銹鋼加工而成，非常強壯，同時和內層槍管之間留有足夠空間，即使發(fā)生碰撞也不用重新校槍和調整機器人 TCP 點，這樣

26、就節(jié)約了大量的機器人維護時間。4、清槍器德國WHC-R5C 清槍機構機器人焊接自動清槍器焊槍噴嘴外表面及內部的自動清槍裝置, WHC-R5C 清槍機構機器人焊接 自動清槍器能夠精確和高效地為幾乎所有焊接機器人清槍。集噴防飛濺劑和剪焊絲功能一體，外形尺寸小，重量輕，清槍效果佳，防濺液可以減少焊渣的附著，保護焊槍，改善焊接質量；密封的噴頭和殘余臟油接油盤，不會污染環(huán)境；夾持和剪切動作結合，保證了精確剪絲，起弧性能最佳；結構堅固，持久耐用，易于保養(yǎng)；加緊噴嘴后，清槍與防飛濺劑噴射兩個動作，均在同一個位置上完成。圖5-3清槍機構5、焊接夾具為氣動夾具，在保證強度的前提下設計為快速裝卸的方式，且減少對焊

27、接位置的焊接夾具的設計力求模塊化和標準化，遮擋。確保各單元相對位置的穩(wěn)定性。采用一體式底座，考慮到工作站的擴展能力，夾具模塊與變位機的法蘭之間，安裝底座與底板之間采用螺栓緊固，定位銷定位。使之在夾具調換過程中保證整個系統(tǒng)的準確定位。上海ABB工程有限公司的專利牛眼技術，能夠幫助用戶完成全自動工具中心點校準，確保焊接機器人工位的最高利用率、最高焊接質量和最高生產效率。通過預先編制的校準程序，可以在焊接過程中完成全自動工具中心點校準，停機時間幾乎為零。四、熟悉機器人和焊接電源通訊控制方式圖5-4機器人和焊接電源通訊控制方式ABB 機器人如何控制焊接電源？ABB機器人通常通過模擬量AO和數字量IO來

28、控制焊接電源。通常選擇D651板 (8輸出,8 輸入,2 模擬量輸出（010V）)。模擬量1：AoWeldingCurrent (Ao):地址 015 控制焊接電流或者送絲速度。AoWeldingVoltage (Ao):地址 1631 控制焊接電源。doWeldOn (數字輸出):地址 32 起弧控制。doGasOn (數字輸出):地址 33 送氣控制。doFeed(數字輸出):地址 34 點動送絲控制。diArcEst(數字輸入) :地址 0起弧建立信號（焊機通知機器人）。注意: 對于松下焊接，機器人沒有開發(fā)專用的接口軟件，因此必須選擇 Standard IOWelder這個選項來控制日系

29、焊機；對于像 Fronius，ESAB， Kemppi （正在開發(fā)），Miller 等焊接電源，ABB都有相應的標準接口軟件。本系統(tǒng)以標準IO來控制松下焊接電源為實例。圖5-5 ABB控制松下焊機的基本電路圖五、熟悉ABB焊接系統(tǒng)的配置組成和特點ABB機器人通過 Arcware 來控制焊接的整個過程，它包括：1、在焊接過程中實時監(jiān)控焊接的過程，檢測焊接是否正常；2、當錯誤發(fā)生時, Arcware 會自動將錯誤代碼和處理方式顯示在機器人示教器上；3、客戶只需要對焊接系統(tǒng)進行基本的配置即可以完成對焊機的控制；4、焊接系統(tǒng)高級功能：激光跟蹤系統(tǒng)的控制和電弧跟蹤系統(tǒng)的控制；5、其它功能：生產管理和清槍

30、控制、接觸傳感控制等。六、熟悉焊接語句及編程1、直線運動ArcL p1, v100, seam1,weld1Weave:=weave1,z10, tool1;各項參數含義如圖5-6所示。圖5-6弧焊直線運動語句2、圓弧運動ArcC p1,p2, v100, seam1,weld1Weave:=weave1,z10, tool1;各項參數含義如圖5-7所示。圖5-7弧焊圓弧運動語句3、程序舉例 圖5-6弧焊編程舉例MoveJ ArcLStart p1,v100, seam1,weld1, weave1,fine, tweldgun;ArcLEnd p2, v100, seam1, weld1,w

31、eave1,fine,tweldgun;MoveJ（1）任何焊接程序都必須以 ArcLStart或者 ArcCStart開始, 通常我們運用ArcLStart作為起始語句;（2）任何焊接過程都必須以 ArcLEnd 或者 ArcCEnd 結束；（3）焊接中間點用ArcL語句（4）焊接過程中不同語句可以使用不同的焊接參數 (seamdata 和weld data)ArcLStart p1,V100,seam1,weld1weave:=weave1,fine, tweldgun;ArcL *, v100,seam2, weld2weave:=weave2, Z10, tweldgun;ArcL *

32、,v100, seam3, weld3weave:=weave3, Z10, tweldgunArcLEnd p2, v100,seam1, weld1weave:=weave1,fine,tweldgun;4、參數設置（1）Seam data （起弧收弧參數的基本配置），如圖5-7所示。圖5-7起弧收弧參數的基本配置（2）Weld data （焊接參數），如圖5-8所示。圖5-8焊接參數設置（3）Weave data （擺動參數），如圖5-9所示。圖5-9擺動參數設置Weave data Components（擺動參數的主要成分）說明如下：1）Weave shape （擺動的形狀）0no w

33、eaving 表示沒有擺動1zigzag weaving 表示Z字型擺動2V-shaped weaving 表示V字型擺動3Triangular weaving 表示三角形擺動2）Weave type （擺動模式） 0 表示機器人的6根軸都參與擺動 1 表示5軸和6軸參數擺動 2 表示1，2，3軸參與擺動 3 表示4，5，6軸參與擺動3）Weave length：表示一個擺動周期機器人的工具坐標向前移動的距離。4）Weave Width：表示擺動寬度。5）Weave height：表示擺動的高度，只有在三角擺動和V字擺動時此參數才有效。6）dwell_left：表示擺動過程中在擺動左邊時運動的

34、距離。7）dwell_right：擺動過程中在擺動左邊時運動的距離。8）dwell_center：擺動過程中在擺動中間時運動的距離。9）weave_dir：擺動傾斜的角度，焊縫的X方向。10）weave_tilt：擺動傾斜的角度，焊縫的Y方向。11）weave_ori：擺動傾斜的角度，焊縫的Z方向。12）weave_bias：擺動中心偏移。任務二 噴涂機器人系統(tǒng)的組成和編程任務要求：通過對現場（或視頻）噴涂機器人系統(tǒng)的分析，熟悉噴涂機器人的組成和選型；通過噴涂程序調用和分析，熟悉離線噴涂編程方法。一、通過現場或視頻認識噴涂機器人系統(tǒng)的組成和特點。噴涂機器人又叫噴漆機器人， 是可進行自動噴漆或噴

35、涂其他涂料的工業(yè)機器人，1969年由挪威Trallfa公司（后并入ABB集團）發(fā)明。噴漆機器人主要由機器人本體、計算機和相應的控制系統(tǒng)組成，液壓驅動的噴漆機器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機等。多采用5或6自由度關節(jié)式結構，手臂有較大的運動空間，并可做復雜的軌跡運動，其腕部一般有23個自由度，可靈活運動。較先進的噴漆機器人腕部采用柔性手腕，既可向各個方向彎曲，又可轉動，其動作類似人的手腕，能方便地通過較小的孔伸入工件內部，噴涂其內表面。噴漆機器人一般采用液壓驅動，具有動作速度快、防爆性能好等特點，可通過手把手示教或點位示數來實現示教。噴漆機器人廣泛用于汽車、儀表、電器、搪瓷等工藝生產部門。

36、1、噴涂機器人組成噴涂機器人系統(tǒng)除機器人本體外，還需吹掃裝置，如圖5-10所示。圖5-10 噴涂機器人系統(tǒng)組成2、噴涂機器人的特點（1）柔性大。1）工作范圍大，審計可能性大。2）可實現內表面及外表面的噴涂。3）可實現多種車型的混線生產，如轎車、旅行車、皮卡車等車身混線生產。（2）提高噴涂質量和材料使用率。1）仿形噴涂軌跡精確，提高涂膜的均勻性等外觀噴涂質量。2）降低過噴涂量和清洗溶劑的用量，提高材料利用率。（3）易操作和維護。1）可離線編程，大大縮短現場調試時間。2）可插件結構和模塊化設計，可實現快速安裝和更換元器件，極大的縮短維修時間。3）所有部件的維護可接近性好，便于維護保養(yǎng)。（4）設備利

37、用率高。往復式自動噴涂機利用率一般僅為40%-60%，噴涂機器人的利用率可達90%-95%。二、熟悉噴涂機器人選型因素1、機器人的工作軌跡范圍。在選擇機器人時需保證機器人的工作軌跡范圍必須能夠完全覆蓋所需施工的工件的相關表面或內腔。2、機器人的重復精度。對于噴漆機器人，重復的精度要求可低一些， 0.5mm即可。3、機器人的運動速度及加速度。機器人的最大運動速度或最大加速度越大，則意味著機器人在空行程所需的時間越短，則在一定節(jié)拍內機器人的絕對施工時間越長，可提高機器人的使用率。所以機器人的最大運動速度及加速度也是一項重要的技術指標。但需注意的問題是，在噴涂過程中，噴涂工具的運動速度與噴涂工具的特

38、性及材料等因素直接相關，需要根據工藝要求設定。此外，由于機器人的技術指標與其價格直接相關，因而根據工藝要求選擇性價比高的機器人。4、機器人手臂可承受的最大荷載。對于不同的噴涂場合，噴涂（涂膠或噴漆）過程中配置的噴具不同，則要求機器人手臂的最大承載載荷也不同。三、熟悉噴漆機器人相關術語1、涂裝效率、涂著效率和涂裝有效率涂裝效率是噴涂作業(yè)效率，包含單位時間的噴涂面積、涂料和噴涂面積的有效利用率。涂著效率是噴涂過程中涂著在被涂物上的涂料量與實際噴出涂料總量之比值，或被涂物面上的實測厚膜與由噴出涂料量計算的涂膜厚度之比，也就是涂料的傳輸效率（transfer efficency 簡稱TE）或涂料利用率

39、。涂裝有效率是指實際噴涂被涂物的表面積與噴槍運行的覆蓋面積之比；為使被涂物的邊斷部位的涂膜完整，一般噴槍運行的覆蓋面積應大于被涂物的面積。2、噴涂軌跡噴涂軌跡指在噴涂過程中噴槍運行的順序和行程，采用噴涂機器人可模仿熟練噴漆工的噴涂軌跡。3、旋杯轉速旋杯轉速是對高轉速旋杯霧化細度影響最大的因素。當其他工藝參數不變時，旋杯的轉速越大，涂料滴的直徑越小。在稍低速范圍內，轉速對霧化細度的影響比在高速范圍內明顯地增大。旋杯轉速會對膜厚有影響。 當轉速過低會導致涂膜粗糙；而霧化過細會導致漆霧損失（引起過噴），使涂膜厚度有波動；同事當霧化超細時，則對噴漆室內任何氣流均十分敏感。旋杯的過高轉速除引起過噴外，還

40、會導致透平軸承的過量磨損，增加清晰用壓縮空氣的消耗和降低涂膜所含溶劑量。最佳的旋杯轉速可按所用涂料的流率特性而定，因而對于表面張力打的水性涂料、高黏度的雙組分涂料的旋杯轉速比普通溶劑型涂料的要高。一般情況下，空載旋杯轉速為6X104 r/min，負載時設定的轉速范圍為（1.0-4.2）X104 r/min誤差500r/min。4、涂料流率它是單位時間內輸給每個旋杯的涂料量，又稱噴涂流量、出漆量（率）。除旋杯轉速外，涂料流率是第二個影響霧化顆粒細度的因素。當其他參數不變的情況下，涂料流率越低，其霧化顆粒越細，但同時也會導致漆霧中溶劑揮發(fā)量增大。涂料流率高會形成波紋狀的涂膜，同事當涂料流量過大使旋

41、杯過載時，旋杯邊緣的涂膜增厚至一定程度，導致旋杯上的溝槽紋路不能使涂料分流，并出現層狀漆皮，這會產生氣泡或涂料滴大小不均勻的不良現象。每支噴槍的最大涂料流率與高速旋杯的口徑、轉速涂料的密度有關，其上限由霧化的細度和靜電涂裝的效果來決定。實踐經驗表明，涂料應在恒定的速度下輸入，在小范圍內的波動不會影響涂膜質量。在實際的噴涂過程中每個旋杯所噴涂的區(qū)域不同，其涂料的流率等也不相同，另外由于被涂物外形變化的原因，旋杯的涂料流率也要發(fā)生變化。以噴涂汽車車身為例，當噴涂門板等大面積時，吐出的涂料量要大，噴涂門立柱、窗立柱時，吐出的涂料量要小，并在噴涂過程中自動、精確地控制吐出的涂料量，才能保證涂層質量及涂

42、膜厚度的均一，這也是提高涂料利用率的重要措施之一。.四、通過現場和視頻或產品網站，熟悉噴涂機器人本體ABB噴涂機器人常規(guī)型號IRB 5400、IRB 580、IRB 540 、IRB 5300、IRB 5600、IRB 5500等。 6個轉軸組成，6個轉軸均有AC伺服電機驅動,每個電機后均帶有編碼器。每個電機上均帶有機電制動器,當機器人處于不操作狀態(tài)超過3分鐘時,制動器會將電機瑣緊。機器人帶有24VDC。帶有串口測量板,收集并傳送電機位置信息(解碼器數據),測量板帶有7.8V電池,起保存數據作用。2種手腕型式。最大承載: 5kg-35kg。最大工作半徑: 3112mm。ABB噴涂機器人各軸標準

43、工作范圍如圖5-11和表5-1所示。五、通過現場和視頻或產品網站，噴涂機器人控制器ABB噴涂機器人控制器分S4P、S4P plus兩個系列，各有緊湊型和擴展型。六、噴涂機器人系統(tǒng)軟件認知（1）BaseWare BaseWare軟件包括用于機器人控制器的基礎操作系統(tǒng),包括有RAPID編程語言、以及在操作系統(tǒng)之外運行的軟件可選項。軟件的可選項為需要完成更多工作的機器人的用戶提供了操作性：運行多重任務、進行文件傳送、完成高級動作任務等。BaseWare程序在機器人控制柜中的主計算機上。表5-1 ABB噴涂機器人各軸工作范圍圖5-11ABB噴涂機器人各軸工作范圍（2）PA服務程序PA服務程序用于簡化操

44、作和設置與涂裝有關的功能，例如管理程序選擇、設定換色順序等。 （3）ProcessWare ProcessWare軟件用于特定的應用上，比如涂裝、點焊、膠粘等。它們是在機器人控制器內的在操作系統(tǒng)之外運行的軟件可選項。用于涂裝的軟件選件稱為PaintWare。（4）FactoryWareFactoryWare是一套在PC機上運行的基于Windows的軟件。該軟件用在工廠與機器人相連的PC機上。該產品用于編程操作界面、監(jiān)視、單元監(jiān)控和控制(如RobView等) 。 （5）IPS軟件 IPS軟件通過控制流體和空氣的流量，控制涂裝機的噴幅。IPS軟件既可以在機械手模塊內運行，也可以在機器人旁邊的外部模

45、塊上運行。（6）DeskWare:DeskWare是一套在PC機上運行的基于Windows的軟件。該軟件用于培訓人員，完成創(chuàng)建和編輯機器人程序、建立IPS系統(tǒng)等工作(如ShopFloorEditor等)。 七、通過現場和視頻或產品網站，熟悉防爆吹掃單元吹掃系統(tǒng)的作用是在包含有電氣元件的機械手內部施加過壓，阻止爆炸性氣體進入到機械手里面。吹掃系統(tǒng)組成包括危險區(qū)域之外的吹掃單元、機械手內部的吹掃傳感器、控制柜內的吹掃控制電路。A型吹掃單元安裝在噴房(危險區(qū))外部，B型吹掃單元安裝在噴房(危險區(qū))內部，如圖5-12所示。圖5-12 ABB噴涂機器人吹掃單元IRB5400機器人吹掃區(qū)域如圖5-13所示

46、。來自吹掃單元的空氣經由柔性軟管（內含電纜）進入到支座單元內。從支座單元流出，經由底座單元和垂直臂，空氣被傳送到水平臂的后部。圖5-13IRB5400機器人吹掃區(qū)域八、IPS 控制系統(tǒng)認知IPS是使用機器人動作用CPU以外CPU,對噴涂設備 進行控制的系統(tǒng)。輸入/輸出信號(數字、模擬)由IPS專用控制板進行管理(如:MCOB等)。IPS同機器人控制器之間的通訊由CAN (Close Area Network)完成。九、噴漆機器人編程噴涂機器人的編程也分為示教和離線兩種方式。1、在教師指導下現場操作示教編程。2、從系統(tǒng)中調出成型程序或參照以下程序離線編程，分析其結構，熟悉相關語句。某發(fā)動機公司采

47、用兩臺 IRB5400 噴漆機器人進行噴涂發(fā)動機 。涂裝的油漆平均厚度為 30m左右 ,油漆覆蓋率為 55 %左右 。根據要求 , 要讓發(fā)動機的油漆平均厚度達到 50 60m , 油漆覆蓋率進一步提高 ,達到 80 %左右 。主程序如下 :PROC runjob ( )ActUnit CNV I;ConfJ off;ConfL off;PaintL - 1422. 39, - 919. 05, 985. 09 , 0. 144697, 0. 805359, 0. 154601, - 0. 553678 , 0, 0, 0, 0 , 9 E + 9, 9 E + 9, 9 E + 9, 9 E

48、+ 9, 9 E+ 9. - 261. 765 , v600, z50, tool13;WaitWObj wobjconv1 RelD ist: = 100;IF c1 Position 0. 5 THENTPErase;TPW rite“object exceed the volid range, drop thecurrent object”;END IFU seBrushTab bd1;PaintL - 1422. 39, - 919. 05, 985. 09 , 0. 144697, 0. 805359, 0. 154601, - 0. 553678 , 0, 0, 0, 0 , 9

49、E + 9, 9 E + 9, 9 E + 9, 9 E + 9, 9 E+ 9. - 261. 765 , v600, z50, tool13;Routine1;Routine2;Routine3;Routine4;Waittime 20;Routine5;PaintL - 1422. 39, - 919. 05, 985. 09, 0. 144697, 0. 805359, 0. 154601, - 0. 553678 , 0, 0, 0, 0 , 9 E + 9, 9 E + 9, 9 E + 9, 9 E + 9, 9 E+ 9. - 261. 765 , v600, z50, too

50、l13;D ropWOb wobjconv1;PaintL - 1422. 39, - 919. 05, 985. 09 , 0. 144697, 0. 805359, 0. 154601, - 0.553678 , 0, 0, 0, 0 , 9 E + 9, 9 E + 9, 9 E + 9,9 E + 9, 9 E + 9. - 261. 765 , v600, z50, tool13;ConfJ on;ConfL on;DeactUnit CNV1;ENDPROC主程序中，主程序多為 PROC, Routine1、Routine2、Routine3、Routine4、Routine5 為

51、 5 個子程序名，把一個機器人噴涂的發(fā)動機區(qū)域劃分為 5 個區(qū)域 ,每個子程序代表一個區(qū)域，每個區(qū)域規(guī)劃了100個噴涂點 。為了保證噴涂質量，當機器人距離發(fā)動機過遠時，即距離超過 0. 5 米時 ,停止噴涂，機器人回到初始位置，噴涂下一臺發(fā)動機 ,此臺未噴涂完的發(fā)動機重新進行人工噴涂 。Routine1 包括了發(fā)動機側面的噴涂，Routine2、Routine3包括了發(fā)動機正面的 噴 涂 , Routine4 包括了發(fā)動機上面的噴涂，Routine5包括了發(fā)動機下面的噴涂 。程序中執(zhí)行完 Routine4 后 , 有一個 Waitime20,此處 是一個調整時間 , 調整機器人 的姿態(tài)，避免機

52、器人出現死機 ,還可以讓機器人以更好的姿態(tài)來噴涂 Routine5所包括的區(qū)域 。工藝參數選擇。tool11tool13代表了選擇的工藝參數 , 噴嘴口徑 1. 397mm ,控制參數 11. 25,輸送壓力 0. 250. 3MPa。根據不同的噴涂要求，選擇不同的tool。此程序中選擇了tool13, 代表了控制參數為 1,輸送壓力為 0. 3MPa。根據生產節(jié)拍 , 設定機器人運動速度為 600mm / s, 發(fā)動機吊在懸鏈上，運動速度為 800mm /min。噴漆效果如圖5-14所示。圖5-14噴漆效果噴漆機器人離線編程系統(tǒng)的核心是噴槍軌跡生成方式 ,交互式或離線示教式軌跡生成方式一般只

53、適用于外形簡單、規(guī)則的工件 (如金屬板 ) ,但對于外形復雜的工件 (如汽車保險杠 ) ,由于需輸入大量的中間點坐標 ,這種方法顯然變得不實用 。由此 , 1991年 , Suk - Han Suh等人在總結他人成果的基礎上 ,研究了噴漆機器人的自動軌跡規(guī)劃系統(tǒng) , 研制成了集軟 、硬件于一體的噴漆機器人離線編程系統(tǒng) ( IRPS)樣機。此系統(tǒng)能夠完成物體建模 、參數設置、自動軌跡生成 、分析仿真和硬件驅動諸多功能 。其軌跡優(yōu)化方法是通過求解以漆膜厚度的均勻性和噴涂時間之間的加權為目標泛函的極值問題 ,自動生成噴槍的最優(yōu)軌跡。雖然目前對噴漆機器人離線編程系統(tǒng)的研究已經取得了很大進展 ,但由于噴

54、涂效果受多種因素的影響 ,如工件表面形狀的復雜程度 、噴槍的位置 、方向及其離工件表面的距離 、油漆的粘滯性 、揮發(fā)性 、環(huán)境溫度 、大氣壓 、空氣濕度等等，因而如何找出更加精確的油漆空間分布數學模型，以及提出更好的軌跡優(yōu)化方法，仍然是今后有待進一步探討的領域 。任務三 機床上下料機器人系統(tǒng)組成與編程任務要求：通過對現場（或視頻）機床上下料機器人系統(tǒng)的分析，熟悉機床上下料機器人的組成和選型；通過機床上下料程序調用和分析，熟悉離線機床上下料機器人編程方法。一、通過現場或視頻認識機床上下料機器人系統(tǒng)的組成和特點。隨著機床加工技術的不斷提高，以及對機床在加工過程中工件上、下料方式要求的提高，機器人在

55、機械加工中的自動化應用由此產生，并在各個機床加工領域得到越來越廣泛的應用。例如在用加工中心加工發(fā)動機缸體等大型零件時，負載可達幾十甚至上百公斤重，這類零件通常是批量化加工，數量大，需要機床24小時連續(xù)運行。在歐美等發(fā)達國家早已采用機器人來代替人工自動上料和下料，從毛坯開始到加工成成品，整套生產線全部采用機械手來完成，已成為現代加工生產技術的主流發(fā)展方向。1、上下料機器人搬運系統(tǒng)組成主要由搬運機器人、工件自動識別系統(tǒng)、自動啟動裝置、自動傳輸裝置組成，適合于工件自動搬運的場合，尤其適合自動化程度較高的流水線等工業(yè)場合，提高生產效率和自動化程度?？筛鶕煌囊笈鋫洳煌氖肿Γㄈ鐧C械手爪、真空吸盤、

56、電磁吸盤等），可實現對各種工件的抓取搬運，具有定位準確、工作節(jié)拍可調、工作空間大、性能優(yōu)良、運行平穩(wěn)可靠、維修方便等特點。圖5-15所示機床上下料群控系統(tǒng)如圖5-15所示機床上下料群控系統(tǒng)。系統(tǒng)共分為八大部分：毛坯庫（工件原料儲存）、川崎機器人（號機器人）、行走機構、數控車床、數控銑床、ABB機器人（號機器人）、沖床、成品庫、總控臺等。（1）毛坯庫：毛坯庫共九個庫位，用于存放未加工的工件；（2）川崎機器人：川崎機器人的工作過程為先從毛坯庫中取一個毛坯工件并放入數控車床中，待數控車床加工完畢后，再從數控車床中取出工件，通過行走機構的行走，將川崎機器人運載到數控銑床前，川崎機器人將工件放入數控銑床

57、中，待數控銑床加工完畢后，再從數控銑床中取出工件，旋轉165在空中將工件移交給ABB機器人，完成空中對接的過程。（3）行走機構：用于川崎機器人的第七軸；（4）數控車床：用于加工零件；（5）數控銑床：用于加工零件；（6）ABB機器人：ABB機器人的工作過程為在空中先與川崎機器人完成空中對接取回工件，然后再將工件放置到沖壓平臺上，待模擬沖壓結束后將工件取回并放置到成品庫中；（7）沖床：用于沖壓工件；（8）成品庫：成品庫共九個庫位，用于存放加工完成的工件；2、上下料機器人的機械結構及特點上下料機器人采用模塊化設計，可以進行各種形式的組合，組成多臺聯機的生產線。各模塊在機械上彼此相對獨立，亦可以在一定

58、范圍內進行任意組合，可實現對車床、銑床、加工中心、插齒機、電火花機床、磨床、沖床等類設備的自動化生產。上下料機器人的安裝調試可以與加工機床分開進行，機床部分為標準機即可。機器人部分是一個完全獨立體，即便在顧客現場亦可對已經購買的機床進行自動化改造和升級。換言之，機器人故障時，只需調整或維修機器人而不會影響機床的正常運轉。3、上下料機器人控制系統(tǒng)機器人控制系統(tǒng)是整條自動化線的大腦，控制著每部分機構，即可以獨立工作，也可以協調合作，順利完成生產。機器人控制系統(tǒng)功能：（1）對機器人運行軌跡進行編程；（2）對各部分機構獨立操作；（3）提供必要的操作指導及診斷信息；（4）能協調機器人與機床之間的工作過程

59、；（5）控制系統(tǒng)具有豐富的I/O口資源，可擴展；（5）多種控制模式，如：自動，手動，停止，急停，故障診斷。4、機器人上下料系統(tǒng)的優(yōu)越性（1） 生產效率高：要提高生產效率，必須控制生產節(jié)拍。除了固定的生產加工節(jié)拍無法提高外，自動上、下料取代了人工操作，這樣就可以很好的控制節(jié)拍，避免了由于人為因素而對生產節(jié)拍產生的影響，大大提高了生產效率。（2） 工藝修改靈活：我們可以通過修改程序和手爪夾具，迅速的改變生產工藝，調試速度快，免去了對員工還要進行培訓的時間，快速就可投產。（3） 提高工件質量：機器人自動化生產線，從上料，裝夾，下料完全由機器人完成，減少了中間環(huán)節(jié)，零件質量大大提高。二、系統(tǒng)中川崎機器

60、人單元功能分析1、川崎機器人單元動作分析在整個系統(tǒng)中的功能如下：當川崎機器人單元接收到啟動信號后，機器人從毛坯庫抓取毛坯件（按照1，2，37，8，9的順序依次抓?。缓蟀l(fā)送給數控車床一個準備信號，待數控車床初始化完畢后反饋給川崎機器人一個準備就緒信號，此時川崎機器人將工件送至數控車床的卡盤中心，然后給數控車床一個輸送到位的信號，此時數控車床閉合卡盤，且反饋給機器人一個夾緊完成的信號，機器人離開數控車床，待離開到安全位置后給數控車床一個開始加工信號，此時數控車床關閉自動門且自動加工，待加工完畢后自動打開門且給機器人一個加工完成的信號，機器人伸入數控車床夾取工件且離開到安全位置，然后給行走機構一