工业机器人自动磨抛系统.docx

20101^it农况第4期'FUJIANNONGJIFUJIANNONGJI-41~翠卷I谚建农机弟4期IFUJIANNONGJI_•&-40-FUJIANNONGJIFUJIANNONGJI39:I诡建衣机第4期IFUJIANNONGJI工业机器人自动磨抛系统刘克（福建交通职业技术学院，福建福州350007）摘要：介绍一种用于卫浴产品表面加工的工业机器人自动磨抛系统，着重介绍砂抛加工机构和布抛加工机构的基本原理，以及它们的控制系统和主要控制变量。实践证明，采用这种加工设备，可以使卫浴产品的生产达到要求。..关键词：卫浴产品；机器人；磨抛系统中图分类号:TG580.692TP242文献标识码：A作者简介:刘克（1961年-），男，高级工程师，主要从事机电一体化产品的研究和教学。卫浴产品是一个异形曲面的工件，其加工过程是:①低压铸造形成龙头毛胚;②由砂轮完成的砂抛加工;③由布轮完成布抛加工。传统的加工方法是靠人工手持毛胚工件与砂抛轮接触完成的砂抛加工；以及靠人工手持砂抛加工之后的工件与抛光布轮接触完成的布抛加工。这些都是通过人工调节接触力大小，这样不但安全性难以保证，且费时费力、效率低、质量差，同时还存在环保等诸多问题。为此，课题组研究开发了“工业机器人自动磨抛系统”，有效地解决了“砂抛加工”和“布抛加工”存在的问题。1工业机器人自动磨抛系统设计为了实现自动磨抛的加工控制,就要对'工件”和“刀具”进行控制。为此，项目组釆用工业机器人时'工件”进行空间位置的控制;釆用合适的设备对"刀具"工作状态和运行进行控制。按照加工工艺的步骤分为砂抛加工和布抛加工。为此,设计的“工业机器人磨抛系统”包含了“砂抛控制系统”和“布抛控制系统”，以完成自动磨抛的加工。1.1砂抛控制系统1.1.1砂抛加工机构的基本原理由于加工工件的外轮廓是不规则的，釆用简单的机械设备完成工件的位移是困难的，为此，设计了如图1示意的加工机构。图1砂抛加工过程示意图（1）第一部分:加工工件靠六个自由度的机器人控制,保证了所有工件高精度重复定位的功能；（2）第二部分:砂带靠PLC控制，由变频器控制砂带导轮电机，从而带动砂带旋转，其速度可以调节；同时，依靠压力传歸测砂带与工件加:程的压力，通过伺服气缸移动砂抛机。1.1.2砂抛控制系统的基本结构依据砂抛工艺的特殊特性,结合上述思路，设计了如图2所示的砂抛加工控制系统。整个控制系统由人机界面（HMD、可编程序控制器（PLC）、1〜4号砂抛机（包括气动伺服系统、变频器）、现场I/O、送料台和机器人等组成。控制系统的基本工作原理是:PLC、变频器和机器人依靠现场总线DeviceNet完成数据交换。机器人在Rapid软件平台下，对砂抛工件的运动轨迹进行控HHIPLCDevice变频器■现场IsL继电矩阵.L■继亀矩阵变频器PLC控観砂抛机号砂抛机¥砂抛机PLC建制|F机器人比例阀給定1四号砂抛机比例冏給定4控制,保证了所有工件高精度重复定位的功能；(2)第二部分:布轮靠PLC控制，由变频器控制布轮电机带动旋转，其速度可以调节，同时通过伺服电机控制的丝杠运动来移动布轮，以改变工件在布轮的抛光位置。1.2.2布抛控制系统的基本结构依据抛光工艺的特殊特性,结合上述思路，设计了如图4所示的抛光加工控制系统。整个控制系统由人机界面(HMD、可编程序控制器(PLC)、一号抛光机(包括伺服驱动器、变频器)和二号抛光机(包括伺服驱动器、变频器)、现场1/0、送料台和机器人等组成。图2砂抛控制系统结构图制，同时分别对1、2和3、4号砂抛机实时发出加工指令;PLC根据机器人的指令，结合现场I/O的状态完成：通过变频器改变砂带的转速，以保证布轮的旋转速度(如图1);通过压力传感器检测砂抛切点A上的工件压力的大小,与计算机输出的压力指令数据比较，并靠气动伺服系统来调节与砂带与工件的相对位置，从而保证砂抛过程的压力恒定(如图1)。1.2布抛控制系统：1.2.1布抛加工机构的基本原理由于加工工件的外轮廓是不规则的，采用简单的机械设备完成工件的位移是困难的，为此，设计了如图3示意的加工机构：HMI变频器现场SDeviceNet爲伺服驱动2I一一一—导号号号布布伺伺轮轮毆服电电电电机机机机图4布轮控制系统结构图fl变频器2伺服驱动1控制系统的基本工作原理是:PLC、变频器、伺服的状态完成:布轮最小直§500晌布机警吿直屈510mm布机最大直径100。mm内费直径300皿撒光的切思工件与市轮切点最商特递3。(1(1rpm、布轮夜頻调速）fi=1500rpmw=5.5kV加工工件(1)通过变频器改变布轮的转速，以保证布轮的旋转速度;(2)通过伺服驱动器改变抛光切点A与抛光布轮中心的距离，以保证抛光过程的抛光力。,丝杠員大行程：300IM导程:SRB图3布轮加工过程示意图