工業(yè)機(jī)器人工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課件全套 項(xiàng)目1-5 工業(yè)機(jī)器人工作站工裝系統(tǒng)概述- 視覺分揀工作站工裝設(shè)計(jì)

工業(yè)機(jī)器人工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用與普及是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、提高社會效率、推動(dòng)生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。機(jī)器人在進(jìn)行某項(xiàng)作業(yè)時(shí)，必須在機(jī)器人手腕的端部安裝末端執(zhí)行器（俗稱手爪）來完成作業(yè)任務(wù)，而對于一些工作任務(wù)來說，僅僅具有末端執(zhí)行器是不夠的，還需要與其配合的附件，包括像手爪彈性裝置等輔助機(jī)構(gòu)、工件夾緊裝置等，這些都可統(tǒng)稱為機(jī)器人工裝。機(jī)器人工裝系統(tǒng)對于擴(kuò)展機(jī)器人的作業(yè)功能、應(yīng)用范圍和提高工作效率都有影響。項(xiàng)目1工業(yè)機(jī)器人工作站工裝系統(tǒng)概述

學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)了解機(jī)器人工作站工裝系統(tǒng)的內(nèi)容。掌握工件定位的原理及方式。掌握工件夾緊的形式及夾緊力的確定。掌握工裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟。掌握工裝系統(tǒng)的功能要求。能力目標(biāo)能夠運(yùn)用6點(diǎn)定位規(guī)則對工件進(jìn)行正確定位。能夠?qū)Σ煌ぜM(jìn)行正確的夾緊方案制訂。能夠運(yùn)用工裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行工件的工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析。學(xué)習(xí)內(nèi)容

在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中，機(jī)器人越來越多的被運(yùn)用于各行各業(yè)。機(jī)器人工作站或生產(chǎn)線自動(dòng)化加工，離不開末端執(zhí)行器的充分應(yīng)用。要滿足機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)，除需要末端執(zhí)行器外，還要有相應(yīng)的附件等協(xié)同工作，即工業(yè)機(jī)器人工裝系統(tǒng)。本任務(wù)是認(rèn)識機(jī)器人工裝系統(tǒng)，明確工件定位的定位原理及方式、夾緊的原理及夾緊力的確定。任務(wù)1工裝系統(tǒng)基本知識

對于制造行業(yè)，工裝是工藝裝備的簡稱。工藝裝備就是將零組件加工至設(shè)計(jì)圖樣要求所要具備的基本加工條件和手段。工藝裝備包含加工設(shè)備、夾具、檢具、輔具和刀具等，是制造過程中所用的各種工具的總稱。1.1.1初識工裝系統(tǒng)

機(jī)器人夾持作業(yè)機(jī)器人焊接作業(yè)工裝設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)流程中位置機(jī)器人工裝設(shè)計(jì)在自動(dòng)化流程中的位置1.6點(diǎn)定位規(guī)則1.1.2工件的定位

長方體定位時(shí)支承點(diǎn)的分布示例2.工件的定位形式完全定位不完全定位欠定位過定位3.定位副當(dāng)工件以回轉(zhuǎn)面（圓柱面、圓錐面、球面）與定位元件接觸（或配合）時(shí)，工件上的回轉(zhuǎn)面稱為定位基準(zhǔn)，其軸線稱為定位基準(zhǔn)。如圖所示，工件以圓孔在心軸上定位，工件的內(nèi)孔面稱為定位基面，它的軸線稱為定位基準(zhǔn)。與此對應(yīng)，心軸的圓柱面稱為限位基面，心軸的軸線稱為限位基準(zhǔn)。1.1.3工件的夾緊夾緊是工件裝夾過程中的重要組成部分。工件定位以后，必須通過一定的機(jī)構(gòu)產(chǎn)生夾緊力把它固定，使工件保持準(zhǔn)確的定位位置，以保證在加工、運(yùn)送過程中不產(chǎn)生位移或振動(dòng)。這種產(chǎn)生夾緊力的機(jī)構(gòu)稱為夾緊裝置。夾緊裝置的結(jié)構(gòu)形式很多，但一般都由力源裝置和夾緊機(jī)構(gòu)兩大部分組成。1.力源裝置力源裝置產(chǎn)生夾緊力，夾緊力來源于機(jī)械或電力的，則該力源裝置稱為夾具的動(dòng)力裝置。常見的有氣壓裝置、液壓裝置、電動(dòng)裝置等。而力源來源于人力的，則稱為手動(dòng)夾緊裝置。2.夾緊機(jī)構(gòu)在工件夾緊過程中，將力源裝置產(chǎn)生的夾緊力作用在工件上的機(jī)構(gòu)稱為夾緊機(jī)構(gòu)。一般夾緊機(jī)構(gòu)又包括中間力的傳遞機(jī)構(gòu)和夾緊元件兩個(gè)部分。（1）中間傳力機(jī)構(gòu)中間傳力機(jī)構(gòu)將力源裝置產(chǎn)生的夾緊力傳遞給夾緊元件，以便對工件實(shí)施夾緊。根據(jù)需要，中間傳力機(jī)構(gòu)可以改變夾緊作用力的大小和方向，并具有一定的自鎖性能。（2）夾緊元件夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件，和工件直接接觸而完成夾緊作用。1.1.4夾緊力的確定在進(jìn)行夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定夾緊力的作用方向、作用點(diǎn)和作用力的大小等3個(gè)因素。在進(jìn)行這項(xiàng)工作時(shí)，應(yīng)充分分析工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工要求以及外力作用在工件上的情況。同時(shí)，還應(yīng)分析夾具定位裝置的結(jié)構(gòu)形式和布置方式等。FK=K×F

式中，F(xiàn)K——實(shí)際需要的夾緊力；F——由靜力平衡計(jì)算出的夾緊力；K——安全系數(shù)，根據(jù)工藝系統(tǒng)和工況確定。工裝系統(tǒng)要滿足產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)需求，要充分收集信息資料，遵循一定的步驟進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)，本任務(wù)是熟悉工裝設(shè)計(jì)的一般步驟，并掌握工裝系統(tǒng)的功能需求，這是在設(shè)計(jì)中要滿足的條件。在這個(gè)基礎(chǔ)上，熟悉機(jī)器人手爪的研究內(nèi)容，熟悉研究的發(fā)展方向及新產(chǎn)品及新技術(shù)應(yīng)用。任務(wù)2工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要

在工裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，必須充分地收集設(shè)計(jì)資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，優(yōu)選設(shè)計(jì)方案。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，大體可分下列幾個(gè)階段進(jìn)行。1.設(shè)計(jì)準(zhǔn)備這一階段主要是收集原始資料，并根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)對資料進(jìn)行分析。2.整體設(shè)計(jì)工裝夾具的整體設(shè)計(jì)階段包括從擬訂結(jié)構(gòu)方案，繪制草圖，必要的分析計(jì)算，到總裝配圖設(shè)計(jì)的全部過程。3.零件設(shè)計(jì)工裝夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件要分別繪制零件圖。零件圖要表達(dá)出實(shí)際零件的全部結(jié)構(gòu)、標(biāo)注出全部尺寸、表面粗糙度、尺寸和形位公差、材料及熱處理和技術(shù)要求。1.2.1工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

機(jī)器人在完成作業(yè)的過程中，為保證作業(yè)的可靠性，工裝系統(tǒng)要滿足自動(dòng)化的需求，相比傳統(tǒng)的工裝夾具，其功能要求要有所提高，具體如下：1滿足運(yùn)動(dòng)范圍要求2滿足定位要求（1）工件以平面定位（2）工件以孔定位（3）工件以外圓表面定位3滿足工件位置檢測要求4滿足工件清潔要求5安全要求1.2.2工裝系統(tǒng)功能要求

機(jī)器人手爪分為擬人和非擬人兩種，其中，擬人的多指靈巧手是通用手爪的一個(gè)重要的研究方向。人類與動(dòng)物相比，除了擁有理性的思維、準(zhǔn)確的語言表達(dá)外，還擁有一雙靈巧的雙手。人手是經(jīng)過世世代代勞動(dòng)的演變進(jìn)化而成，結(jié)構(gòu)小巧緊湊，抓取操作靈活穩(wěn)定，給人類創(chuàng)造了巨大的財(cái)富。讓機(jī)器人也擁有一雙靈巧的“手”成了許多科研人員的夢想。1.手爪驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)系統(tǒng)（1）腱傳動(dòng)方式（2）連桿傳動(dòng)方式（3）其他傳動(dòng)方式（4）人工肌肉的驅(qū)動(dòng)方式（5）欠驅(qū)動(dòng)方式1.2.3機(jī)器人手爪研究內(nèi)容

2.手爪智能感知系統(tǒng)（1）傳感器的研制傳感器是空間機(jī)器人手爪獲取內(nèi)部和外部環(huán)境信息的主要手段，豐富的感知是提高機(jī)器人作業(yè)水平和自主能力的必要條件。研究內(nèi)容包括傳感器的選擇與配置，新型傳感器設(shè)計(jì)，多傳感器集成和信息融合。手爪上配置的傳感器包括力覺和視覺傳感器，另外還有接近覺傳感器，距離傳感器等。視覺和力覺是空間機(jī)器人手爪最重要的信息。（2）信息融合和處理如今，智能機(jī)器人在發(fā)展中面臨的一個(gè)重要問題是所處的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境以及自身模型的不精確性所帶來的不確定性。解決這種不確定性的關(guān)鍵就是要發(fā)展智能傳感系統(tǒng)。同時(shí)，增強(qiáng)機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下的感知能力也是提高機(jī)器人自主能力和適應(yīng)性的主要方法。而對傳感信息的處理是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主功能中最為重要的條件之一。3.抓取控制和決策系統(tǒng)（1）抓取穩(wěn)定性研究研究機(jī)器人手爪多指抓取的目的是通過探索人類的抓取機(jī)理，最終開發(fā)出一種能夠抓取任意形狀物體，操作和使用工具，完成多種抓取任務(wù)，模擬人手抓取行為的擬人手。（2）規(guī)劃和決策系統(tǒng)自主抓取規(guī)劃是手爪根據(jù)各種傳感器的信息，不需要和主機(jī)進(jìn)行通信，自主進(jìn)行規(guī)劃和決策。（3）抓取控制阻抗控制、力控制和阻尼控制、位置控制等。1.小型化，集成化技術(shù)的發(fā)展2.仿生技術(shù)的發(fā)展3.主動(dòng)信息獲取技術(shù)的發(fā)展4.其他方面1.2.4工裝系統(tǒng)發(fā)展趨勢

工業(yè)機(jī)器人工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)床上下料工作站是在自動(dòng)化生產(chǎn)線上常被應(yīng)用的模塊，它主要包含了工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)、邏輯編程控制系統(tǒng)、輸送線、在線檢測單元、倉儲單元等部分構(gòu)成。實(shí)際工廠生產(chǎn)會根據(jù)自動(dòng)化生產(chǎn)線的需求進(jìn)行各個(gè)模塊的安排和組合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的功能性、連續(xù)性、穩(wěn)定性等特點(diǎn)。機(jī)床上下料工作站工裝系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)零件抓取的手爪及滿足定位需求的輔助機(jī)構(gòu)。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)熟悉機(jī)床上下料工作站的類型。掌握機(jī)床上下料工作站的結(jié)構(gòu)。掌握軸盤類零件末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)。掌握零件自動(dòng)化方案的整體設(shè)計(jì)。能力目標(biāo)能夠?qū)S盤類零件的末端執(zhí)行器進(jìn)行設(shè)計(jì)。能夠?qū)α慵淖詣?dòng)化方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。能夠進(jìn)行工裝系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)內(nèi)容工業(yè)機(jī)器人機(jī)床上下料工作站主要是進(jìn)行工件加工、檢測、運(yùn)輸?shù)葍?nèi)容。工件的上下料主要是通過工業(yè)機(jī)器人來完成，而數(shù)控機(jī)床則主要進(jìn)行工件的加工，物料輸送線則主要進(jìn)行工件的輸送，然后加工完畢的成品或者半成品都會通過定位檢測裝置進(jìn)行零件合格率的檢測驗(yàn)證。通常合格的零部件或產(chǎn)品則會輸送到倉庫進(jìn)行編碼儲存，而不合格的產(chǎn)品則通常會直接放入廢品區(qū)。本任務(wù)以工業(yè)機(jī)器人機(jī)床上下料工作站為例，介紹工業(yè)機(jī)器人機(jī)床上下料的不同類型、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，使讀者熟悉和了解系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。任務(wù)1機(jī)床上下料工作站基本知識

對于特別復(fù)雜的零件，往往需要多個(gè)工序的加工，甚至還要增加一些檢測、清洗、試漏、壓裝和去毛刺等輔助工序，還有可能和鍛造、齒輪加工、旋壓、熱處理和磨削等工序的設(shè)備連接起來，就需要組成一個(gè)完成復(fù)雜零件全部加工內(nèi)容的自動(dòng)化生產(chǎn)線。因?yàn)樽詣?dòng)化生產(chǎn)線會有不同種類的設(shè)備，所以通過桁架式的機(jī)械手、關(guān)節(jié)機(jī)器人和自動(dòng)物流等自動(dòng)化方式組合起來，從而實(shí)現(xiàn)從毛坯進(jìn)去一直到成品工件出來的全自動(dòng)化加工。2.1.1機(jī)床上下料工作站應(yīng)用

1.桁架式機(jī)械手1Z軸組件2X軸組件

3Y軸組件

4立柱5手爪2.關(guān)節(jié)式機(jī)器人主要的組成部分包括工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、工件或夾具手爪、外圍設(shè)備及系統(tǒng)控制器等。2.1.2機(jī)床上下料工作站結(jié)構(gòu)

數(shù)控機(jī)床在實(shí)際生產(chǎn)中具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）具有高度的柔性；（2）加工精度高；（3）加工質(zhì)量穩(wěn)定，可靠；（4）生產(chǎn)效率高；（5）能夠改善工人的工作條件；（6）能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代化的系統(tǒng)集成等。數(shù)控機(jī)床機(jī)器人末端執(zhí)行器在機(jī)床上下料工作站當(dāng)中，加工件通?？赡苁侵鶢罨蛘咂桨鍫?，因此通常末端執(zhí)行器可能會采用氣動(dòng)機(jī)械式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后安裝到工業(yè)機(jī)器人的末端位置。電氣控制柜在工業(yè)系統(tǒng)組態(tài)的過程中，可以通過邏輯控制器（PLC）來作為系統(tǒng)的大腦，進(jìn)行整體的系統(tǒng)化組態(tài)與通信。電氣控制柜中，通常包含了電源、斷路器、中間繼電器、交流接觸器、邏輯控制器、通信模塊、模擬量模塊、變壓器等。上下料輸送線上下料輸送線在機(jī)床上下料工作站當(dāng)中的功能是將載有待加工的工件的托盤運(yùn)輸?shù)缴狭瞎の?。工業(yè)機(jī)器人將托盤中的物料通過末端執(zhí)行器搬運(yùn)到數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工。最終加工檢測合格后的工件再放到物料輸送帶上輸送到倉儲區(qū)域進(jìn)行編碼存儲。由此可見，在生產(chǎn)線的基本結(jié)構(gòu)當(dāng)中，輸送帶扮演著不可或缺的角色。橡膠帶輸送機(jī)網(wǎng)帶輸送機(jī)三坐標(biāo)檢測儀三坐標(biāo)檢測是運(yùn)用三坐標(biāo)測量機(jī)對工件進(jìn)行形位公差的檢驗(yàn)和測量，判斷該工件的誤差是不是在公差范圍之內(nèi)，也稱為三坐標(biāo)測量。隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)和航空航天事業(yè)以及機(jī)械加工業(yè)的突飛猛進(jìn)，三坐標(biāo)檢測已經(jīng)成為常規(guī)的檢測手段。行走軸直線模組發(fā)展至今，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各種各樣的設(shè)備當(dāng)中。為我國的設(shè)備制造發(fā)展貢獻(xiàn)了不可缺少的功勞，減少對外成套設(shè)備進(jìn)口的依賴，為熱衷于設(shè)備研發(fā)和制造的工程師帶來了更多的機(jī)會。直線模組已普遍運(yùn)用于測量、激光焊接、激光切割、數(shù)控機(jī)床、雕刻機(jī)、移載機(jī)、分類機(jī)、試驗(yàn)機(jī)及適用教育等場所。直線弧線復(fù)合式行走軸工裝系統(tǒng)要滿足產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)需求，要充分收集信息資料，遵循一定的步驟進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)，本任務(wù)是熟悉工裝設(shè)計(jì)的一般步驟，并掌握工裝系統(tǒng)的功能需求，這是在設(shè)計(jì)中要滿足的條件。在這個(gè)基礎(chǔ)上，熟悉機(jī)器人手爪的研究內(nèi)容，熟悉研究的發(fā)展方向及新產(chǎn)品及新技術(shù)應(yīng)用。任務(wù)2活塞零件末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)

在工裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，必須充分地收集設(shè)計(jì)資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，優(yōu)選設(shè)計(jì)方案。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，大體可分下列幾個(gè)階段進(jìn)行。1零件信息加工工件類型為發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，工件重量為0.5kg-3kg，工件尺寸為直徑90mm-110mm，高度90mm-110mm。2.2.1活塞零件自動(dòng)化方案

2零件工藝方案3整體方案設(shè)計(jì)機(jī)器人針對機(jī)床上下料行業(yè)的應(yīng)用項(xiàng)目主要由機(jī)器人系統(tǒng)、機(jī)器人末端抓具、上下料道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（包含上料道的工件精定位裝置設(shè)計(jì)）、及機(jī)器人外圍安全防護(hù)設(shè)備等組成。根據(jù)客戶現(xiàn)場需求的不同，機(jī)器人服務(wù)機(jī)床上下料的形式有機(jī)器人對應(yīng)單臺機(jī)床上下料、機(jī)器人對應(yīng)2臺機(jī)床上下料或機(jī)器人對應(yīng)3臺或多臺機(jī)床上下料的作業(yè)等。在這個(gè)項(xiàng)目中，該系統(tǒng)包含機(jī)器人4套、手爪4套、上料道1套、中間料道3套、視覺系統(tǒng)1套、全圍欄1套、系統(tǒng)集成等設(shè)備。在完成機(jī)器人作業(yè)的過程中，為保證作業(yè)可靠性，工裝系統(tǒng)應(yīng)滿足自動(dòng)化的需要。相比于傳統(tǒng)的工裝夾具，本任務(wù)對工裝系統(tǒng)功能的要求更高，具體如下。1.結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)手爪抓取的工件質(zhì)量m=20kg，從手抓上頂邊到工件幾何中心的距離L=200mm，重力加速度g=9.81m/s2，機(jī)器人手爪運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a=5m/s2，機(jī)器人手爪夾持面與工件之間的摩擦系數(shù)為μ，夾持工件時(shí)的安全系數(shù)通常取S=2，機(jī)器人手爪夾持工件時(shí)所需夾緊力為F（N）。2.2.2活塞零件末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)

2.幾種夾持形式（1）只考慮摩擦系數(shù)作用（2）使用對應(yīng)抓取物品形狀的手爪（3）使用菱形手爪抓取物品兩指手爪

三指手爪2.3.1沖壓自動(dòng)化工作站在鈑金件制造生產(chǎn)過程中，自動(dòng)沖壓線作為主要的生產(chǎn)設(shè)備，對生產(chǎn)質(zhì)量與效率有著重要的影響，機(jī)器人就是在該生產(chǎn)過程中發(fā)揮著重要作用。機(jī)器人沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的出現(xiàn)是行業(yè)發(fā)展的趨勢，也是制造企業(yè)的實(shí)際需求，如圖2-18所示。機(jī)器人沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線相比于傳統(tǒng)的生產(chǎn)線在安全、質(zhì)量、效率、可靠性等方面具有極大的優(yōu)勢，而且為制造行業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化與現(xiàn)代化等方面發(fā)揮著重要作用。任務(wù)3機(jī)床上下料工作站其他應(yīng)用

1.結(jié)構(gòu)機(jī)器人沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線在實(shí)際應(yīng)用中主要是由機(jī)器人、電控系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)、板料清洗機(jī)等構(gòu)成。2.沖壓機(jī)器人沖壓機(jī)器人在應(yīng)用中不但能夠滿足基本的荷載要求，還能在運(yùn)行過程中確保運(yùn)行的準(zhǔn)確性與可靠性。3.拆垛系統(tǒng)（1）專用拆垛機(jī)專用拆垛機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中主要是在可以移動(dòng)的升降機(jī)上放置垛料，而且在光電傳感器與液壓系統(tǒng)的應(yīng)用下，對垛料進(jìn)行控制。（2）機(jī)器人+拆垛小車機(jī)器人組合拆垛小車在運(yùn)行中具有良好的效果，主要體現(xiàn)在，在可以移動(dòng)的拆垛小車上將垛料進(jìn)行放置，而且在對機(jī)器人的吸料高度進(jìn)行自動(dòng)識別時(shí)能對拆垛進(jìn)行有效控制。（3）桁架式機(jī)械手+拆垛小車桁架式機(jī)械手+拆垛小車在實(shí)際應(yīng)用中，也能在可以移動(dòng)的拆垛上對垛料進(jìn)行堆放，而且對機(jī)械手吸料的高度需要在板料的厚度基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算。在拆垛小車上將磁力分張器支架進(jìn)行安裝，而且在對垛料進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)是在多個(gè)自由旋轉(zhuǎn)的可移動(dòng)支架基礎(chǔ)上完成的。在真空吸盤與雙料檢測傳感器的應(yīng)用下進(jìn)行拆垛，并將垛料拆為單張板料，傳輸需要在可伸縮過渡皮帶上完成。4.可伸縮皮帶機(jī)在完成對單張板料的傳輸之后，可伸縮皮帶機(jī)還能為清洗機(jī)提供移動(dòng)速度。在皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)中，一般是由變頻對皮帶機(jī)的速度進(jìn)行控制，這樣就能確保涂油機(jī)由與清洗機(jī)保持同步運(yùn)行。當(dāng)清洗機(jī)在離線狀態(tài)下，皮帶的長度能夠?qū)﹄x線時(shí)的空間進(jìn)行填補(bǔ)。5.板料清洗機(jī)這些年在人們生活品質(zhì)不斷提升的背景下，對機(jī)械工程行業(yè)提出更高的要求，這就使得制造行業(yè)對零件表面的質(zhì)量制造質(zhì)量、美觀性的要求更高。目前在對沖壓成形以前，對覆蓋板料進(jìn)行清洗時(shí)大多數(shù)制造廠采用的標(biāo)準(zhǔn)工藝。板料清洗一般可以分為在線與離線兩種狀態(tài)。板料清洗機(jī)6板料涂油機(jī)板料涂油機(jī)主要由油霧收集單元、噴槍單元、輸送單元等組成。在板料輸送機(jī)的帶動(dòng)下，板材從噴嘴中通過。噴嘴在開啟時(shí)，需要按照電氣控制系統(tǒng)的工藝需求進(jìn)行開啟，并進(jìn)行油霧的噴射作業(yè)，這樣就能將油膜均勻、精準(zhǔn)的噴射在板料表面上，在觸摸屏人機(jī)界面上對油膜的厚度、噴射的位置進(jìn)行編程。7.板料對中臺（1）重力對中臺

在重力作用下板料能夠在裝滿滾珠的斜面上進(jìn)行滑行，從而進(jìn)行有效的定位，再配合雙料檢測器，這樣就能對其進(jìn)行有效的檢測。重力對中臺在機(jī)器人直接放置板料中有較好的應(yīng)用效果，但是在涂油機(jī)等其他自動(dòng)線中不適用。

（2）機(jī)械對中臺

機(jī)械對中臺在運(yùn)行中主要是在磁性皮帶移動(dòng)中實(shí)現(xiàn)，而且在移動(dòng)到檔塊時(shí)然后在氣缸驅(qū)動(dòng)打料器的應(yīng)用下，將板料推向中心，這樣就能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位。

（3）光學(xué)對中臺

光學(xué)對中臺在實(shí)際應(yīng)用中主要是在拍照技術(shù)的應(yīng)用下對板料的位置圖像進(jìn)行獲取，并在相關(guān)軟件的應(yīng)用下，對機(jī)器人的運(yùn)行軌跡進(jìn)行調(diào)整，這樣不但能將板料精準(zhǔn)地放置到所需的位置上，還能降低機(jī)械對中臺的復(fù)雜性。以機(jī)器人為核心工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線以成為工廠發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，工業(yè)機(jī)器人將會更好的服務(wù)于生產(chǎn)建設(shè)。工業(yè)機(jī)器人作為先進(jìn)制造技術(shù)和自動(dòng)化的典型代表，不僅對于先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展具有重要的作用，而且對于高科技產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的結(jié)合與發(fā)展具有顯著的促進(jìn)作用。工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化生產(chǎn)中的典型應(yīng)用就是自動(dòng)化生產(chǎn)成套裝備。自動(dòng)化成套裝備是指以機(jī)器人為核心，以信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為媒介，將所有設(shè)備連接到一起而形成的大型自動(dòng)化生產(chǎn)線。它是先進(jìn)制造裝備的典型代表，是發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、以及智能化的重要手段。2.3.2裝配自動(dòng)化工作站

機(jī)器人自動(dòng)化裝配線由組裝站、拆卸站和收料站組成。組裝機(jī)器人負(fù)責(zé)工位一的取料、插件與上蓋組裝；拆卸機(jī)器人則負(fù)責(zé)工位二和工位三的打螺釘、貼標(biāo)簽、拆螺釘、拆標(biāo)簽；收料機(jī)器人負(fù)責(zé)工位四的拆上蓋和拆插件的任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)碼垛在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場十分常見，主要應(yīng)用于物流、化肥、食品加工等批量生產(chǎn)行業(yè)。碼垛機(jī)器人工作站是一種集成化系統(tǒng)，可與生產(chǎn)系統(tǒng)相連接形成一個(gè)完整的集成化碼垛生產(chǎn)線。碼垛機(jī)器人完成一項(xiàng)碼垛任務(wù)，除需要碼垛機(jī)器人（機(jī)器人和碼垛設(shè)備）外，還需要一些輔助外圍設(shè)備。同時(shí)，合理的工位布局對于工作站的實(shí)際應(yīng)用也尤為重要。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)熟悉碼垛工作站的類型。掌握碼垛工作站的結(jié)構(gòu)。掌握箱體零件碼垛工作站的整體設(shè)計(jì)。掌握末端執(zhí)行器、產(chǎn)品輸送線的設(shè)計(jì)。能力目標(biāo)能夠?qū)α慵a垛方案進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。能夠?qū)α慵哪┒藞?zhí)行器行設(shè)計(jì)。能夠?qū)Ξa(chǎn)品輸送線進(jìn)行設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)內(nèi)容在當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用中，搬運(yùn)、碼垛是最大的應(yīng)用領(lǐng)域。工業(yè)機(jī)器人碼垛工作站，即以工業(yè)機(jī)器人為核心裝備，配以工裝系統(tǒng)，遂行碼垛作業(yè)。碼垛作業(yè)的特點(diǎn)是物料相對單一、重復(fù)性大、屬于生產(chǎn)流程的一部分，在進(jìn)行碼垛工作站工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考察碼垛工作站的特點(diǎn)，進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。本任務(wù)即通過認(rèn)識碼垛工作站，熟悉其工作特點(diǎn)，找到共性的工裝設(shè)備，逐項(xiàng)設(shè)計(jì)，最后完成碼垛工作站的工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要包括碼垛工作站的布局、末端執(zhí)行器、輸送線設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算等。任務(wù)1碼垛工作站基本知識

1.碼垛工作站整體認(rèn)識1．碼垛機(jī)器人的碼垛能力高；2．結(jié)構(gòu)簡單，故障率低，易于保養(yǎng)及維修；3．主要構(gòu)成零配件少，維持費(fèi)用很低；4．電源消耗低。5．工業(yè)機(jī)器人可以設(shè)置在狹窄的空間，場地使用效率高，應(yīng)用靈活，碼垛機(jī)器人形式如圖3-1所示。6．全部操作可在控制柜屏幕上手觸式完成，操作非常簡單。7．一臺工業(yè)機(jī)器人可以同時(shí)處理多條生產(chǎn)線的不同產(chǎn)品。產(chǎn)品更新時(shí)，只須輸入新數(shù)據(jù)，重新計(jì)算后即可進(jìn)行運(yùn)行，不需要硬件、設(shè)備上的改造與設(shè)置。8.垛型及碼垛層數(shù)可任意設(shè)置，垛型整齊，方便儲存及運(yùn)輸。3.1.1碼垛工作站應(yīng)用

2.碼垛工作站的分類工業(yè)機(jī)器人碼垛的工作內(nèi)容基本一致，主要是應(yīng)用行業(yè)的分類，不同的應(yīng)用行業(yè)，物料的屬性不同，表現(xiàn)為機(jī)器人負(fù)載大小、工裝夾具的設(shè)計(jì)形式、安全環(huán)保的要求不同。飼料/化肥行業(yè)食品/藥品/煙草行業(yè)碼垛工作站包括碼垛機(jī)器人系統(tǒng)、末端執(zhí)行系統(tǒng)及碼垛外圍系統(tǒng)。（1）碼垛機(jī)器人系統(tǒng)3.1.2碼垛工作站結(jié)構(gòu)

1：機(jī)器人控制柜

2：示教器

3：氣體發(fā)生裝置

4：真空發(fā)生裝置

5：機(jī)器人本體

6：夾板式手爪

7：底座（2）末端執(zhí)行器（末端工具）吸附式手爪抓取式手爪組合式手爪3.碼垛工作站外圍設(shè)備傳送帶是自動(dòng)化碼垛生產(chǎn)線上必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，針對不同的條件，可以選擇多種形式的傳送帶。4.碼垛工位布局（1）全面式碼垛（2）集中式碼垛對箱體類零件進(jìn)行碼垛，是碼垛機(jī)器人工作站應(yīng)用較廣泛的一種。碼垛機(jī)器人把垛A拆垛后，用吸盤將工件放到物料輸送裝置上，由物料輸送裝置將工件輸送到靠近垛B的一端，再由碼垛機(jī)器人堆垛成垛B；垛B堆好后，再用相同的辦法，把垛B拆垛，堆垛成垛A。任務(wù)2箱體碼垛工作站設(shè)計(jì)

3.2.1方案布局

碼垛工作站布局效果圖碼垛工作站工作流程：⑴按啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)運(yùn)行，機(jī)器人啟動(dòng)。⑵碼垛機(jī)把垛A拆垛，用吸盤將工件搬運(yùn)至物料輸送裝置上。⑶物料輸送裝置將工件輸送到靠近垛B的一端。⑷B側(cè)精確定位裝置對工件進(jìn)行定位，定位完成后，向機(jī)器人發(fā)送定位完成信號。⑸機(jī)器人收到信號后將工件搬運(yùn)至垛B區(qū)進(jìn)行碼垛。⑹碼垛完成后機(jī)器人返回垛A區(qū)進(jìn)行下次拆垛直到垛A拆完為止；⑺當(dāng)垛A拆垛完成后，系統(tǒng)停止運(yùn)行并報(bào)警提示“垛A拆垛完成”；⑻在觸摸屏上，單擊“碼垛方向”按鈕，系統(tǒng)用相同的方法法，把垛B拆垛，堆垛成垛A。機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)是指機(jī)械本體結(jié)構(gòu)，本任務(wù)中選擇埃夫特ER20-C10機(jī)器人，機(jī)械本體由底座部分、大臂、小臂部分、手腕部件和本體管線包部分組成，共有6個(gè)電動(dòng)機(jī)可以驅(qū)動(dòng)6個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)形式。3.2.2碼垛機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)

機(jī)器人工作空間1.末端執(zhí)行器選型機(jī)器人末端執(zhí)行器也就是常說的“手爪”，本設(shè)計(jì)采用真空吸盤機(jī)構(gòu)，通過電磁閥控制真空發(fā)生器抽真空，吸取上表面平整零件。這個(gè)機(jī)構(gòu)由堅(jiān)固的鋁材制作，采用了NBR海綿密封膠條，使接觸端貼面可承受橫向力并對機(jī)器人抓取起到緩沖作用。3.2.3末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)

海綿吸盤手爪這個(gè)機(jī)構(gòu)對抓取的工件具有極高的安全可靠性保障，具體體現(xiàn)在：①NBR海綿層可以緩解吸盤與工件接觸瞬間產(chǎn)生的沖擊并保證吸盤機(jī)構(gòu)的密封；②若系統(tǒng)突然斷電或者緊急停止時(shí)，恰好機(jī)器人已抓取工件，這個(gè)末端執(zhí)行器機(jī)構(gòu)可以保證機(jī)器人保持抓取動(dòng)作，不會將工件“放手”，即這個(gè)結(jié)構(gòu)具有斷電保持功能，確保工件不會發(fā)生跌落和損壞，直至空氣壓縮機(jī)的氣罐中的壓縮空氣消耗至無法觸動(dòng)系統(tǒng)中的真空發(fā)生器抽真空，這保證了操作人員有足夠長的時(shí)間來取下機(jī)器人“手”中的工件，大大提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。2.氣動(dòng)原理圖當(dāng)機(jī)器人發(fā)出吸取指令時(shí)，1YA通電，壓縮空氣經(jīng)過三聯(lián)體3、換向閥5進(jìn)入真空發(fā)生器6，壓縮空氣（正壓）通過真空發(fā)生器產(chǎn)生負(fù)壓，負(fù)壓經(jīng)過換向閥8進(jìn)入真空吸盤A，產(chǎn)生吸取動(dòng)作，工件被吸取。當(dāng)機(jī)器人發(fā)出釋放命令時(shí)，1YA斷電，2YA、3YA通電，壓縮空氣經(jīng)過三聯(lián)體3、換向閥5、節(jié)流閥7、換向閥8進(jìn)入真空吸盤A，真空吸盤先前形成的真空環(huán)境被破壞，工件被釋放。氣動(dòng)系統(tǒng)清單滾筒輸送機(jī)有無動(dòng)力自由轉(zhuǎn)動(dòng)和有動(dòng)力之分，傳動(dòng)方式一般采用鏈條，在輸送重量較輕的場合還可以采用0形傳送帶以及片基帶來實(shí)現(xiàn)單元輸送。由于自制成本偏高，生產(chǎn)加工及裝配要求較高，通常向?qū)I(yè)制造商配套訂購滾筒輸送線。1.滾筒輸送線的產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用范圍滾筒輸送線主要由：輥?zhàn)?、機(jī)架、支架、驅(qū)動(dòng)部分等組成，依靠轉(zhuǎn)動(dòng)著的輥?zhàn)雍臀锲烽g的摩擦使物品向前移動(dòng)。按其驅(qū)動(dòng)形式可分為：無動(dòng)力滾筒輸送線、動(dòng)力滾筒輸送線。線體形式有：直線型、彎道式、斜坡式、立體式、伸縮式及叉道形式等。3.2.4滾筒輸送線設(shè)計(jì)

1)產(chǎn)品特點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡便，維護(hù)方便。滾簡輸送線之間易于銜接過渡，可用多條滾筒線及其他輸送設(shè)備或?qū)C(jī)組成復(fù)雜的物流輸送系統(tǒng)。輸送量大，速度快，運(yùn)轉(zhuǎn)輕快，能夠?qū)崿F(xiàn)多品種共線分流輸送。2）應(yīng)用范圍這種輸送設(shè)備被廣泛應(yīng)用于物件的檢測、分流、包裝等系統(tǒng)。適用于各類箱、包、托盤等件貨的輸送，散料、小件物品或不規(guī)則的物品需放在托盤上或周轉(zhuǎn)箱內(nèi)輸送。2.滾筒輸送線選型注意事項(xiàng)決定滾筒輸送線的類型有很多方面，如輸送物的狀態(tài)、重量、輸送速度、工作環(huán)境等。所以用戶在選擇輥筒輸送機(jī)時(shí)需要有針對性。（1)滾筒輸送線的輥筒材質(zhì)根據(jù)實(shí)際需要選用碳鋼鍍鋅、鍍鉻、鍍鎳、鑄膠(包膠)或不銹鋼、鋼制塑鋼等不同材質(zhì)；（2）碳鋼機(jī)身表面處理可根據(jù)實(shí)際要求選擇噴涂、噴塑、烤漆等，不銹鋼機(jī)身可選擇鏡面拋光、亞光、噴沙、拉絲等處理；（3）有速度調(diào)節(jié)要求的用戶可選擇變頻調(diào)速或采用無級變速的減速電動(dòng)機(jī)。3.滾筒輸送線輥筒的選型與設(shè)計(jì)輥筒是滾筒輸送線中不可缺少的輸送機(jī)配件，具有結(jié)構(gòu)合理、精度高、噪聲低、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、承載范圍大、外形美觀等顯著優(yōu)點(diǎn)。輥筒選型步驟輥筒規(guī)格選擇輥筒的分類（1)根據(jù)有無動(dòng)力：輥筒可分為無動(dòng)力輥筒和動(dòng)力輥筒兩大類，都含有直輥和錐輥類型。（2）根據(jù)驅(qū)動(dòng)效果：動(dòng)力輥筒可分為確動(dòng)式和積放式兩類。（3）根據(jù)驅(qū)動(dòng)形式：動(dòng)力輥可分為圓帶驅(qū)動(dòng)(帶槽）、平帶驅(qū)動(dòng)（摩擦帶）和鏈條驅(qū)動(dòng)（帶鏈輪)三大類。（4）根據(jù)軸承品種：分為專用精密軸承輥筒和專用沖壓軸承輥筒，軸承座包含鋼質(zhì)座和工程塑料座。（5)根據(jù)筒體材質(zhì)：采用多種材料，實(shí)現(xiàn)多種表面處理，從而滿足各種不同使用環(huán)境下物料輸送的需要。（6)根據(jù)安裝方式：分為軸心彈簧裝入式和固定裝入式。輥筒選型代號5）常用輥筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)輥筒的外觀尺寸。(2)輥筒殼設(shè)計(jì)。(3)輥筒軸設(shè)計(jì)。(4)輥筒端蓋設(shè)計(jì)。滾筒式彎道輸送機(jī)6）輥筒的表面處理方法（1）鍍鋅。（2）鍍裝飾鉻。（3）包膠處理。（4）鍍硬鉻。輸送機(jī)定位裝置本項(xiàng)目以實(shí)際的工業(yè)機(jī)器人碼垛項(xiàng)目為載體，講解進(jìn)行碼垛工作站的應(yīng)用。該工作站主要包括一臺KR100PA搬運(yùn)機(jī)器人，一套氣動(dòng)抓具，一個(gè)機(jī)器底座和一套機(jī)器人控制電氣操作盤。任務(wù)3碼垛工作站其他應(yīng)用

3.3.1袋裝碼垛工作站

夾鉗式結(jié)構(gòu)手爪KR100-2PA搬運(yùn)機(jī)器人KUKA機(jī)器人由肘節(jié)式結(jié)構(gòu)的機(jī)器人本體，KRC2控制柜、示教控制器KCP組成；鋁合金機(jī)器人本體、高速運(yùn)動(dòng)曲線的動(dòng)態(tài)模型優(yōu)化，使得KUKA機(jī)器人的加速性能比其他普通機(jī)器人高出25%，有利于提高系統(tǒng)壽命、優(yōu)化工作節(jié)拍。KRC2控制器KUKA示教器在自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)中，需要大量使用皮帶輸送線，對于大型的皮帶輸送線通常向?qū)I(yè)制造商配套訂購，而用于自動(dòng)化專機(jī)上的小型皮帶輸送機(jī)構(gòu)通常則需要自行設(shè)計(jì)制造。皮帶輸送機(jī)構(gòu)屬于自動(dòng)機(jī)械的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，而且在其設(shè)計(jì)中還包括了電動(dòng)機(jī)的選型與計(jì)算這個(gè)重要內(nèi)容。3.3.2皮帶輸送線1.皮帶輸送線的特點(diǎn)和工程應(yīng)用1)皮帶輸送線的主要特點(diǎn)制造成本低廉。使用靈活方便。結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化。2)皮帶輸送與皮帶傳動(dòng)的區(qū)別皮帶傳動(dòng)。皮帶輸送：①皮帶輸送系統(tǒng)中的皮帶是根據(jù)皮帶傳動(dòng)的原理直接通過與皮帶接觸的皮帶輪來驅(qū)動(dòng)的，皮帶輪與皮帶之間的摩擦力牽引皮帶運(yùn)行。②皮帶輪的驅(qū)動(dòng)有可能通過皮帶傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。3）皮帶輸送線主要的工程應(yīng)用電子、通信、電器、輕工、食品等行業(yè)的手工裝配流水線及自動(dòng)化生產(chǎn)線。負(fù)載較大的特殊場合，如礦山、建筑、糧食、碼頭、電廣、冶金等行業(yè)，用于散裝物料的自動(dòng)化輸送。大型皮帶輸送線小型皮帶輸送線2.皮帶輸送線的結(jié)構(gòu)原理與實(shí)例1)皮帶輸送線結(jié)構(gòu)原理輸送皮帶。(2)主動(dòng)輪。(3)從動(dòng)輪。(4)托板或托輥。此外：定位擋板張緊機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)皮帶輸送線結(jié)構(gòu)直接連接皮帶輸送線2）皮帶輸送線典型結(jié)構(gòu)實(shí)例皮帶輸送系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)主動(dòng)輪及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)主動(dòng)輪結(jié)構(gòu)從動(dòng)輪結(jié)構(gòu)張緊機(jī)構(gòu)張緊輪結(jié)構(gòu)實(shí)例3.皮帶輸送線設(shè)計(jì)要點(diǎn)1）皮帶速度皮帶輸送線中皮帶的速度一般為1.5~6m/min，可以根據(jù)生產(chǎn)線或機(jī)器生產(chǎn)節(jié)拍的需要通過速度調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)。2）皮帶材料與厚度輸送皮帶是專業(yè)化制造的產(chǎn)品，需要根據(jù)使用負(fù)載的情況選用標(biāo)準(zhǔn)的厚度，最常用的皮帶厚度為1~6mm。3）皮帶的連接與接頭對于橡膠皮帶及塑料皮帶，工程上通常采用硫化連接接頭，對于內(nèi)部含有鋼繩芯的皮帶則通常采用機(jī)械式連接接頭。4)托輥（或托板)在輸送帶的下方設(shè)置托輥（或托板），將輸送帶的下垂量控制在可以接受的范圍內(nèi)。5）輥輪在小型的皮帶輸送裝置中，為了簡化結(jié)構(gòu)，節(jié)省空間，經(jīng)常將從動(dòng)輪與張緊輪合二為一，直接采用兩個(gè)輥輪即可。6)包角與摩擦系數(shù)由于皮帶傳動(dòng)在原理上屬于摩擦傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)是通過主動(dòng)輪與皮帶內(nèi)側(cè)之間的摩擦力來驅(qū)動(dòng)皮帶及皮帶上的負(fù)載的，因此主動(dòng)輪與皮帶內(nèi)側(cè)之間的摩擦力是非常重要的因素，直接決定了整個(gè)輸送系統(tǒng)的輸送能力。主動(dòng)輪與皮帶內(nèi)側(cè)之間的摩擦力取決于下列因素：皮帶的拉力、動(dòng)輪與皮帶之間的包角、主動(dòng)輪與皮帶內(nèi)側(cè)表面之間的相對摩擦系數(shù)。7）合理的張緊輪位置及張緊調(diào)節(jié)方向張緊輪不僅可以調(diào)節(jié)輸送皮帶的張緊力，還可以同時(shí)達(dá)到增大皮帶包角的目的。在皮帶輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，如果皮帶的包角太小而且又是不能改變的，則這種設(shè)計(jì)就是一個(gè)有缺陷的設(shè)計(jì)，可能會出現(xiàn)后面要介紹的皮帶打滑現(xiàn)象。8）皮帶長度設(shè)計(jì)計(jì)算皮帶的訂購參數(shù)包括：材料種類、皮帶的長度、寬度、顏色。其中，皮帶的寬度根據(jù)所需要輸送工件的寬度尺寸來設(shè)計(jì)；皮帶的材料種類主要根據(jù)輸送物料的類型、使用環(huán)境溫度來選??；顏色則根據(jù)需要的外觀效果來選取。設(shè)張緊輪處于皮帶最緊和最松張緊位置時(shí)，所需要的皮帶最小理論長度、最大理論長度分別為L1、L2，則理論上皮帶長度的最大允許調(diào)節(jié)量為為了保證皮帶仍然具有一定的調(diào)節(jié)范圍，皮帶長度

L一般為9)皮帶寬度與厚度皮帶寬度根據(jù)實(shí)際需要輸送的工件寬度尺寸來設(shè)計(jì)，對于小型皮帶輸送線通常情況下皮帶寬度必須比工件寬度加大10～15mm。皮帶的厚度則根據(jù)皮帶上同時(shí)輸送工件的總質(zhì)量來進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算校核，而且所選定的皮帶材料及厚度能夠在所設(shè)計(jì)的最小輥輪條件下滿足最小彎曲半徑的需要，然后從制造商已有的厚度規(guī)格中選取確定。10)皮帶輸送線上工件的導(dǎo)向與定位通常選取導(dǎo)向板或?qū)驐U之間的空間寬度比工件寬度加大3~5mm，也就是工件與導(dǎo)向板之間的單邊間隙取為1.5~2.5mm。11)皮帶輸送線的省空間設(shè)計(jì)（1）電動(dòng)機(jī)與減速器一體化安裝。（2)減速器附帶中空軸或?qū)嵭妮S，可以非常方使地使減速器寫輥輪直接連接安裝，省略了齒輪、同步帶或鏈條、鏈輪等傳動(dòng)裝置。（3）電動(dòng)機(jī)安裝非常靈活，甚至可以將電動(dòng)機(jī)安裝在皮帶輸送線的內(nèi)部，將皮帶輸送系統(tǒng)占用的空間減到最小。4.皮帶輸送線負(fù)載能力分析1)皮帶輸送線負(fù)載能力分析為了更深入地了解皮帶輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，需要對皮帶輸送系統(tǒng)的負(fù)載能力進(jìn)行定量分析，從而掌握怎么進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)選型，以及在設(shè)計(jì)皮帶輸送系統(tǒng)時(shí)需要注意哪些要點(diǎn)。2)提高皮帶輸送線負(fù)載能力的方法在輸送帶寬度及輸送帶速度一定的條件下，皮帶輸送系統(tǒng)主動(dòng)輪的負(fù)載能力主要由下列決定因素如下。①主動(dòng)輪輸出側(cè)皮帶張緊力To。②主動(dòng)輪與皮帶間的摩擦系數(shù)Mo。③皮帶與主動(dòng)輪之間的包角a。提高皮帶輸送線負(fù)載能力的有效途徑：①增大主動(dòng)輪輸出側(cè)皮帶張緊力To。②增大主動(dòng)輪與皮帶間的摩擦系數(shù)uo。③增大皮帶與主動(dòng)輪之間的包角a。④增加皮帶寬度。通?？梢圆扇∠铝写胧﹣硖岣咧鲃?dòng)輪與皮帶表面間的摩擦系數(shù)：將主動(dòng)輪的表面設(shè)計(jì)加工成網(wǎng)紋表面，同時(shí)進(jìn)行加硬處理；改變主動(dòng)輪與皮帶間的材料配對。例如將主動(dòng)輪的外表面鎮(zhèn)嵌一層橡膠也是很常用的處理措施。5.皮帶輸送線的調(diào)整與使用維護(hù)1)皮帶打滑與跑偏（1）打滑①皮帶的初始張緊力不夠。②主動(dòng)輪與皮帶之間的包角太小。解決辦法：仔細(xì)觀察主動(dòng)輪表面是否過于光滑，否則就采用滾花結(jié)構(gòu)或能散一層橡膠后再試驗(yàn)。（2）跑偏①安裝誤差。②運(yùn)行中引起。解決辦法：調(diào)整托輥，調(diào)整輥輪位置皮帶跑偏調(diào)整2）皮帶輸送線的日常檢查與維護(hù)在皮帶輸送系統(tǒng)的安裝和使用過程中，需要注意皮帶的安裝、點(diǎn)帶的張緊調(diào)節(jié)，皮帶的地偏調(diào)節(jié)、皮帶的更換、傳動(dòng)潤滑、安全等環(huán)節(jié)。工業(yè)機(jī)器人工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)焊接工作站是在自動(dòng)化生產(chǎn)線上常被應(yīng)用的模塊，它主要包含了工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)、邏輯編程控制系統(tǒng)、輸送線、在線檢測單元、倉儲單元等部分構(gòu)成。實(shí)際工廠生產(chǎn)會根據(jù)自動(dòng)化生產(chǎn)線的需求進(jìn)行各個(gè)模塊的安排和組合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的功能性、連續(xù)性、穩(wěn)定性等特點(diǎn)。焊接工作站工裝系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)零件抓取的手爪及滿足定位需求的輔助機(jī)構(gòu)。焊接技術(shù)的發(fā)展，對于產(chǎn)品制造的自動(dòng)化、柔性化與智能化已成為必然趨勢。在焊接生產(chǎn)中，采用自動(dòng)化的機(jī)器人焊接工作站是現(xiàn)代化生產(chǎn)的主要標(biāo)注，采用機(jī)器人進(jìn)行焊接作業(yè)可以極大地提高經(jīng)濟(jì)效益。一般而言，采用機(jī)器人焊接比同樣用人工焊接效率可提高2～4倍，焊接質(zhì)量優(yōu)良且穩(wěn)定。項(xiàng)目4焊接工作站工裝設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)熟悉焊接工作站的類型。掌握焊接工作站的結(jié)構(gòu)。掌握弧焊焊接工作站的整體設(shè)計(jì)。掌握焊接設(shè)備的選型設(shè)計(jì)。能力目標(biāo)能夠?qū)附臃桨高M(jìn)行整體設(shè)計(jì)。能夠?qū)附釉O(shè)備進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)內(nèi)容1.機(jī)器人焊接工作站應(yīng)用焊接機(jī)器人是一種高度自動(dòng)化的焊接設(shè)備．采用機(jī)器人代替手工焊接作業(yè)是焊接制造業(yè)的發(fā)展趨勢，是提高焊接質(zhì)量、降低成本、改善工作環(huán)境的重要手段。機(jī)器人焊接作為現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志己被國內(nèi)許多工廠所接受，而且越來越多的企業(yè)首選焊接機(jī)器人作為技術(shù)改造的方案。任務(wù)1焊接工作站基本知識

4.1.1焊接工作站應(yīng)用

汽車焊接焊接生產(chǎn)線2.機(jī)器人焊接的特點(diǎn)A.自動(dòng)焊接，提高質(zhì)量和效率B.焊接條件具有重復(fù)性C.降低生產(chǎn)成本D.容易管理焊接機(jī)器人系統(tǒng)主要包括焊接電源、機(jī)器人控制柜、機(jī)器人本體、示教器、送絲機(jī)、焊槍、絲盤箱以及之間的連接線、工作臺、固定架等。另外有一些附屬設(shè)備，如氣源、煙塵凈化器、清槍機(jī)構(gòu)等。除焊接機(jī)器人系統(tǒng)外，工作站還需設(shè)置安全圍欄、安全門等防護(hù)設(shè)備，惰性氣體放置于安全位置，同時(shí)配備電腦桌等外圍設(shè)備。4.1.2焊接工作站結(jié)構(gòu)

被焊工件名稱：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，如圖4-4所示。被焊工件尺寸范圍：1508mmX726mmX726mm。被焊工件焊縫形式：對接角焊縫。被焊工件材質(zhì)：Q235、Q345。任務(wù)2標(biāo)準(zhǔn)節(jié)零件焊接工作站工裝設(shè)計(jì)

4.2.1焊接工作站整體布局

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)零件工件裝卸方式：由于工件體積偏大，工件裝卸采用吊裝。焊接工藝：焊接時(shí)采用單絲氣體保護(hù)焊。焊接時(shí)，人工先將組對好的工件裝夾在焊接變位機(jī)上，然后啟動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行焊接。焊接質(zhì)量能夠通過買方質(zhì)量檢驗(yàn)部門按照中國的國家標(biāo)準(zhǔn)或者買方的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的檢測。機(jī)器人配置FANUC電纜外置型機(jī)器人，焊接電源配置OTC數(shù)字電源進(jìn)行焊接。機(jī)器人工作站動(dòng)作流程將點(diǎn)固好的工件在雙軸變位機(jī)上裝夾好→啟動(dòng)機(jī)器人→弧焊機(jī)器人開始起弧焊接→焊接完畢→將焊接好的工件吊裝到單軸變位機(jī)上點(diǎn)焊好→啟動(dòng)機(jī)器人焊接，依次類推，焊接完整個(gè)工件后，進(jìn)行下一循環(huán)。（焊接同時(shí)變位機(jī)與機(jī)器人相協(xié)調(diào)。）機(jī)器人工作站效果圖1.弧焊機(jī)器人的性能要求1．

焊接規(guī)范的設(shè)定。2．

擺動(dòng)功能。3．

焊接傳感器。4．

焊槍防碰功能。5．

多層焊功能。6．

再引弧功能。7．

焊槍校正功能。8．

粘絲自動(dòng)解除功能。9．

斷弧再啟動(dòng)功能。4.2.2焊接機(jī)器人選型

2.FANUCRobotM-10iA弧焊機(jī)器人1）機(jī)器人本體安裝方式：地裝關(guān)節(jié)方式：6軸關(guān)節(jié)型

最大負(fù)荷：10kg運(yùn)輸方式：利用叉車或吊車2）R-30iA控制柜- 基本配置：B型箱體- 電源輸入：380V/3Φ＋E- FlashROM模塊容量：32MB- DRAM模塊容量：32MB- CMOSRAM模塊容量：3MB- USB存儲功能- CF卡存儲功能- 機(jī)器人控制電纜7m（非柔性）- 示教盤電纜10m- 備件(保險(xiǎn)絲，后備電池)3）軟件- 基本字庫：中英文- 焊接專用軟件（ARCTool）- M-10iA機(jī)器人控制軟件等等機(jī)器人運(yùn)動(dòng)范圍3.點(diǎn)焊機(jī)器人的性能要求1）機(jī)器人的結(jié)構(gòu)類型的確定2）手腕的容許載荷3）動(dòng)作范圍的確定1.選擇機(jī)器人焊槍4.2.3焊槍組件

機(jī)器人焊槍防撞傳感器2.確定機(jī)器人法蘭盤的尺寸3.確定機(jī)器人法蘭盤和焊槍的連接焊槍支槍臂連接法蘭焊槍支槍臂連接法蘭安裝送絲機(jī)的焊絲連接焊槍，用導(dǎo)絲管支撐。為了避免送絲機(jī)與機(jī)器人的動(dòng)作發(fā)生干涉，將送絲機(jī)安裝在機(jī)器人的4軸上，通過安裝支架，調(diào)整安裝位置，使送絲機(jī)出口正對焊槍。絲盤箱安裝在1軸上，跟隨送絲機(jī)動(dòng)作，為避免焊絲過度彎折，在絲盤箱安裝支架上設(shè)置導(dǎo)向板，調(diào)整焊絲的姿態(tài)。4.2.4送絲機(jī)組件

焊接變位機(jī)的主要作用是實(shí)現(xiàn)焊接過程中將工件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)變位，以便獲得最佳的焊接位置，可很好地滿足焊接質(zhì)量及外觀要求。變位機(jī)基座采用優(yōu)質(zhì)型材及鋼板焊接而成，經(jīng)過退火處理，質(zhì)量精度可靠。翻轉(zhuǎn)采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，減速機(jī)采用高精度減速機(jī)，精度可靠，速度可調(diào)，可與機(jī)器人實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。4.2.5變位機(jī)組件

1.焊接變位機(jī)的分類（1）伸臂式焊接變位機(jī)（2）座式焊接變位機(jī)（3）雙座式焊接變位機(jī)雙座式焊接變位機(jī)典型結(jié)構(gòu)2.焊件變位機(jī)械類型焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)、焊接回轉(zhuǎn)臺、焊接滾輪架、焊接變位器。3.焊接變位機(jī)的應(yīng)用場合焊接變位機(jī)主要用于機(jī)架、機(jī)座、機(jī)殼、法蘭、封頭等非長型焊件的翻轉(zhuǎn)變位。4.結(jié)構(gòu)件焊接變位機(jī)的選型①根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇合適的焊接變位機(jī)。②根據(jù)手工焊接作業(yè)的情況，所選的焊接變位機(jī)能把被焊工件的任意一條焊縫轉(zhuǎn)到平焊或船焊位置，避免立焊和仰焊，保證焊接質(zhì)量。③選擇開敞性好、容易操作、結(jié)構(gòu)緊湊占地面積小的焊接變位機(jī)，工人操作高度盡量低，安全可靠。工裝設(shè)計(jì)要考慮工件裝卡簡單方便。④工程機(jī)械大型的焊接結(jié)構(gòu)件變位機(jī)的焊接操作高度很高，工人可通過墊高的方式進(jìn)行焊接。5.焊接變位機(jī)的變位自由度涉及用戶對設(shè)備裝備的理念，以及考慮用于手把焊和自動(dòng)焊的不同用途，選擇和設(shè)計(jì)焊接變位機(jī)時(shí)，除主變位自由度外，還要考慮增加輔助變位自由度。如大件焊接，可增加升降運(yùn)動(dòng)自由度。6.焊接機(jī)器人工作站變位機(jī)主要用途焊接變位機(jī)是一種通用、高效的以實(shí)現(xiàn)環(huán)縫焊接為主的焊接設(shè)備?？膳浜蠚寤『笝C(jī)(填絲或不填絲）、熔化極氣體保護(hù)焊機(jī)（CO2/MAG/MIG焊機(jī)）、等離子焊機(jī)等焊機(jī)電源并可與機(jī)器人組成機(jī)器人自動(dòng)焊接系統(tǒng)。7.本項(xiàng)目變位機(jī)焊接工件時(shí)，工件必須固定好位置，這樣，焊槍移動(dòng)的路線才可以確定。因此，必須設(shè)工件的安裝臺面和工裝夾具。根據(jù)焊接工件的形狀大小和焊接難易程度，設(shè)置工作臺或者變位機(jī)，然后針對工件設(shè)置相應(yīng)的夾具。夾具設(shè)置需要避開焊槍的行走路徑，防止碰撞。焊接夾具通過定位塊、定位銷作定位用，采用手動(dòng)快速夾緊。定位及夾緊裝置都要考慮機(jī)器人焊接的可達(dá)性，操作者裝卸工件的方便性。夾具采用整體式或組合式結(jié)構(gòu)，拆裝方便。4.2.6工作臺工裝設(shè)計(jì)

1.整體布局機(jī)器人焊接工作站由機(jī)器人安裝底座，全數(shù)字化焊接電源、送絲系統(tǒng)、水冷焊槍、清槍剪絲機(jī)構(gòu)、變位機(jī)等組成。工作站用于橫梁及支架等焊接。任務(wù)3機(jī)器人焊接工作站其他應(yīng)用

4.3.1支架焊接工作站

支架零件結(jié)構(gòu)工作站布局2.焊接機(jī)器人機(jī)器人安裝采用坐式，其底座高度與變位機(jī)臺面高度相匹配，以求機(jī)器人實(shí)現(xiàn)最大的加工范圍。配置線槽，用于穿過機(jī)器人控制線纜及氣管等。選擇FANUCR-0iA機(jī)器人作為焊接機(jī)器人。3.焊槍焊槍水冷卻機(jī)4.送絲機(jī)5.清槍機(jī)構(gòu)6.變位機(jī)單回轉(zhuǎn)焊接變位機(jī)1.整體布局4.3.2刀板焊接工作站

刀架零件零件定位夾緊工作站設(shè)備配置2.焊接機(jī)器人選用日本發(fā)那科機(jī)器人，型號M-10IA，配R-30IA高性能機(jī)器人控制器。末端有效負(fù)載10kg,最大伸長范圍1420mm。3.TBiRM80W水冷焊槍4.變位機(jī)5.焊接夾具相貫線切割機(jī)是一種對鋼管與有色金屬管子的結(jié)合處相貫線孔、相貫線端部、彎頭（蝦米節(jié)）進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算和切割的設(shè)備。4.3.3相貫線切割機(jī)

切割工件工業(yè)機(jī)器人工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)器視覺系統(tǒng)就是利用機(jī)器代替人眼來作各種測量和判斷。它是計(jì)算科的一個(gè)重要分支，它綜合了光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)軟硬件等方面的技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)、圖像處理、模式識別、人工智能、信號處理、光機(jī)電一體化等多個(gè)領(lǐng)域。工件分揀是工業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，采用機(jī)器視覺結(jié)合工業(yè)機(jī)器人的視覺分揀工作站在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用。視覺分揀是在自動(dòng)化生產(chǎn)線上常被應(yīng)用的模塊，它主要包含了工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)、邏輯編程控制系統(tǒng)、輸送線、在線檢測單元、倉儲單元等部分構(gòu)成。實(shí)際工廠生產(chǎn)會根據(jù)自動(dòng)化生產(chǎn)線的需求進(jìn)行各個(gè)模塊的安排和組合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的功能性、連續(xù)性、穩(wěn)定性等特點(diǎn)。視覺分揀工裝系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)零件抓取的手爪及滿足定位需求的輔助機(jī)構(gòu)。項(xiàng)目5視覺分揀工作站工裝設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)熟悉視覺分揀工作站的應(yīng)用。掌握視覺分揀工作站的結(jié)構(gòu)。掌握視覺分揀工作站的工裝設(shè)計(jì)。熟悉工裝設(shè)計(jì)的仿真優(yōu)化方法。能力目標(biāo)能夠?qū)α慵曈X分揀方案進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。能夠?qū)α慵姆謷?/p>