三坐标机械手的设计及应用.docx
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三坐标机械手的设计及应用.docx
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三坐标机械手的设计及应用
南京理工大学
毕业设计说明书(论文)
作者:
宋杰
学号:
024*********
教学点:
江苏信息职业技术学院
专业:
电气工程与自动化
题目:
三坐标机械手的设计及应用
指导者:
(姓名)(专业技术职务)
评阅者:
(姓名)(专业技术职务)
2017年5月
南京理工大学
毕业设计(论文)评语
学生姓名:
班级、学号:
题目:
综合成绩:
指导者评语:
指导者(签字):
年月日
毕业设计(论文)评语
评阅者评语:
评阅者(签字):
年月日
答辩委员会(小组)评语:
答辩委员会(小组)负责人(签字):
年月日
毕业设计说明书(论文)中文摘要
随着时代的发展,劳动力已经满足不了市场的需求,由于劳动力不足,自动化这一行业就逐渐登上了舞台,自动化顾名思义自动运行、自动工作。
既解决了劳动力不足的原因,又提高了工作的效率。
因此大多数企业都比较重视这一行业,加大了对于这方面的投资。
生活中基本到处都可以看到自动化的身影,自动化这一行也的兴起给人民带来极大的便利。
本文将自动化技术与机械技术相结合而产生的,以三菱PLC为技术核心,机械组装和昆仑通态的触摸屏为辅,设计出一套由机台自动工作,自动组装,自动计数等一系列工作。
提高劳动的生产率,大大的减少了产品的损失量,是一条安全性高,可靠性强的生线。
关键字:
自动化,PLC,人机界面,安全。
毕业设计说明书(论文)外文摘要
TitleThreecoordinates,operationandmaintenanceofthe
Manipulator
Abstract
Withthedevelopmentofthetimes,laborhasbeenunabletomeetthedemandofthemarket,duetotheshortageoflabor,automationoftheindustrygraduallyenteredthestage,asautomationautomaticoperation,automaticwork.Notonlysolvestheproblemoflaborshortages,andimproveworkefficiency.Therefore,mostenterpriseshavepaidmoreattentiontotheindustry,increasetheforinvestmentinthisarea.Lifecanbeseeneverywhereinthebasicautomationautomationfigure,thislinealsohasbroughtgreatconveniencetothepeople.
Inthispaper,theautomationtechnologyandmechanicaltechnologythatcombinestheMITSUBISHIPLCasthecoretechnology,mechanicalassemblyandtheKunlunstatetouchscreenasasupplement,designasetbytheautomaticmachine,automaticassembly,automaticcountingandaseriesofwork.Toimprovelaborproductivity,reducethelossofproducts.Isahighsecurity,highreliabilityoftheproductionline.
Keywords:
automation,PLC,man-machineinterface,security
目次
三坐标机械手的操作与维护
摘要:
随着经济和科技的发展,单纯的手工生产越来越满足不了生产力的需求,所以有了工业机器人的出现,工业机器人可以进行大批量的流水线生产,具备了很多工人不具备的优点。
比如工业机器人可以二十四小时不间断的工作,工作效率高,适合流水线的大批量生产。
而三坐标机械手则是工业机器人的一种,能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
机械手是最早出现的工业机器人,也是最早出现的现代机器人,它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
在本文中就讲了三坐标机械手的操作与维护。
第一章序言
1.1课题背景
近几十几年发展迅速,社会就如一个奔跑中的孩子,而自动化就如一瓶纯净水,促使着社会加快自己的步伐,市场上汽车供不应求,因此汽车上的对线连接器也需要大量产量,然而通过人工来进行组装是远远达不到企业的需求的。
面对着个问题,很多企业都分分向自动化领域求助,市场就是如此,老板只会喜欢效率高,产量多,投资少的想法。
渐渐地市场上人力就被机器所替代了,机器是不分白天黑夜,不知辛苦,不要休息,它所提供的劳动力是无法想象的,如果一个人组装一个东西需要15s,那么机器只需要3s就可以完成。
因此自动化这一领域对推动社会发展起到了至关重要的作用,是社会发展不可缺少的因素。
但前社会学车、开车的人是越来越多,MX150的需求只会越来越多,以前MX150是通过人工进行组装,时间消耗长,效率低。
但通过自动化进行改进,设计一台组装MX150的机台,瞬间就把产量就提升了,与实际完美结合。
1.2设备比较
与以前生产对线连接器相比:
在自动化这一领域没有走入汽车领域的时候,汽车的对线连接器都是靠人力去组装,用人力去组装和这台组装机想,优劣就非常明显了,首先人力的组装效率远远比不上组装机的,所以组装机在生产效率就远远的超过人力组装,其次人力在组装时难免会出现一些错误,导致料有所损坏,不能再用,而组装机在这方面有胜过人力组装许多,因为组装机是靠PLC和感应器走下去的,一旦有碰撞,程序方面就会引导它跳过,执行下个一步,因此就减少了产品的损耗量,所以综上所述,组装机远胜过人力组装。
与现在组装机相比:
这台机的优势在与它比较灵活、比较多变,它可以组装多种型号的对线连接器,它的人机界面是360°的无死角的,随意转变方向进行调试,许多组装机的人机界面都是比较固定的,在遇到一些问题很难一个人调试好,需要两个人才行,而这台组装机完全可以一个人进行调试,大大减少了劳动力,提高了效率,这台组装的成本比较低,很是个一些小、中型企业。
这台机的四周由防护罩罩着,与其他组装机相比,这台组装机安全性比较高。
1.3课题内容
本文的中心思想是,通过在学校学习的PLC技术与机械技术,设计一套关于MX150组装的机台,会严格把握每个步骤,每道程序,要在绝对安全的环境下,根据程序的每一步高效的、大量的生产。
1.4课题意义
随着科技的发展,劳动力远远不能满足社会的需求,自动化就可以弥补劳动力不足这个漏洞,自动化已经渐渐地融入我们生活当中,渐渐地成为我们是生活中不可缺少的一部分。
要学会运用此技术,汽车也是我们以后生活中不可缺少的一部分,MX150组装机大大的提高了生产汽车的效率,降低了劳动的成本,便于管理,减小了消耗量,提高了产品的质量,释放了许多人力资源。
第二章设备特点
2.1设备主要特征
本系统是机械手装盘的自动系统。
在所有系统准备就绪后,对需要装盘的电池产品进行确认,通过扫码枪扫条码后,区分
2.2操作界面
图2-1
左边为操作按钮,每个按钮都有标示表明用途。
右边为触摸屏。
2.3触摸屏
1.自动运行画面
图2-2
1号区域为与其他设备的交互信号。
“电池仓到位”信号为线体给机械手的交互信号,如果托盘到位机械手不运行先检查该信号。
“电池仓放满”信号为机械手发给线体,如果托盘放满不流走检查该信号。
“电池1到位”与“电池2到位”信号为注液机给机械手的交互信号,如果出现到位机械手不抓取请检查该信号。
“取料中”信号为机械手发给线体的,如果出现取料时发生故障请检查该信号。
2号区域为累计数量和单班数量
3号“清盘”按钮为以后尾盘进行处理。
把该没有放满的托盘流走。
4号交互信息按钮知晓与wcs的信号交互和注液入料线电池的条码的情况和夹爪上电池条码情况。
5号电池仓按钮可知晓托盘中电池的条码。
2.手动画面
图2-3
1号为各轴原点指示灯。
绿灯代表以寻0完成,各轴有原点,断电重启后必须重新寻0后,才能够自动运行。
2号按钮回原点按钮必须要寻完0以后且1号原点指示灯亮起后,才可以回原点。
(注意1.X轴和Y轴回原点必须要让z轴在原点上方,不然将会报警。
)
(注意2.R轴寻0必须要注意挡块和死挡位置,挡块可在后退过程中使R轴原点接近感应到。
不然会损伤R轴电机,并出现伺服报警,断电后重启才可消除报警。
)
3号为轴实际的坐标值。
4号可输入坐标值,按到设定后相应轴将运动到所设定位置。
X轴和Y轴到设定值必须让Z轴回原点。
5号区域内为各轴手动运行速度,按绿色区域可输入值修改手动运行速度。
6号为2按钮可控制相应轴的前进后退,当触碰到相应极限后改轴将无法继续想该放下运动,并报警。
2.系统参数
图2-4
常按2号按钮“到设定位”后将各轴坐标设定值设定为切换到手动画面先让Z轴回原点后,再按其他轴的“到设定”按钮,后Z轴到设定。
常按1号按钮后将会把深黄色区域的机器人的当前坐标值记录到所需记录的位置。
3号按钮为动作清零按钮,自动启动必须前先动作清0,不然可能会损伤机械手和电池。
4号区域为电池仓x方向两块电池的间距和y轴方向两块电池的间距。
一般无需修改。
5号区域为更改电池仓已放数量,更改数量需要与电池仓内条码数量相同。
长按一秒紫色“申请更改”按钮后,会出现电池仓数量更改矿,输入数量后按确认后,长按“更改完毕”按钮一秒钟,即可更改电池仓数量。
4.参数运行
图2-5
1号区域为手动运行速度
2号区域为自动运行速度,速度范围为0-30000。
整线运行速度为所设定速度的百分比。
5.产品选择界面
图2-6
用于保存机器人所设地的抓取点,放置点,NG下料点。
保存配方步骤:
1.选择RecipeGroup下选箭头的RecipeGroup1
2.Recipe下选箭头中的p1或p2
3.按住读取键
4.按住保存按键
读取配方步骤:
1.选择RecipeGroup下选箭头的RecipeGroup1
2.Recipe下选箭头中的p1或p2
3.按住下载按键
自动运行前一定要检查系统参数所设定的坐标值与实际位置。
6.交互信息
图2-7
其中各个状态显示数字的意思:
机器人运行状态:
0,没启动;1,自动运行;2手动运行;3故障。
装盘交互指令:
0,没指令;1取条码;2读取完成。
机器人任务号:
0代表机器没任务;1装盘中;2装盘完成。
第三章PLC编程
3.1编程要求
小车检测传感器检测到小车到来,定位气缸启动并保持启动状态,同时上料气缸二启动将底座推出,到达气缸二的后限位,气缸二复位,同时X轴电机正传,到达X轴电机左限位,电机停止,升降气缸启动,到达下限位,停止1S,机械手夹紧底座,1S后升降气缸复位,X轴电机给指定脉冲反转,到达位置,1S后,升降气缸启动,到达下限位,1S后,机械手放松,底座放下,1S后,升降气缸复位,到达上限位,Y轴电机正传,到达前限位,升降气缸启动,到达下限位,1S后机械手夹紧工件,1S后升降气缸复位,Y轴电机给指定脉冲反转,到达位置后,升降气缸启动,到达中限位,1S后,机械手放松工件,1S后升降气缸复位,到达上限位,Y轴电机给指定脉冲反转,到达位置,1S后X轴电机正转,到达左限位,升降气缸下降到达下限位,1S后,机械手夹紧顶盖,1S后升降气缸复位,到达上限位,Y轴电机给指定脉冲正转,到达位置,1S后,升降气缸下降,到达中限位,1S后,机械手放松顶盖,1S后升降气缸继续下降,到达下限位,1S后,机械手夹紧,夹住组装好的工件,1S后升降气缸复位,到达上限位,Y轴电机正转,到达前限位,升降气缸下降,到达下限位,1S后机械手放下组装好的工件,1S后升降气缸复位,到达上限位,Y轴电机给指定脉冲反转,到达指定位置停止,等待下一次组装如此循环。
按下停止按钮,完成当次循环再停止。
3.2I/O分配表
输入信号
输出信号
设备名称
代号
输入点编号
设备名称
代号
输出点编号
小车检测传感器
SQ1
X0
Y轴电机
KM1
Y0
上料气缸一前限位
SQ2
X1
Y轴电机(反转脉冲信号)
Y1
上料气缸一后限位
SQ3
X2
X轴电机
KM2
Y2
上料气缸二前限位
SQ4
X3
X轴电机(反转脉冲信号)
Y3
上料气缸二后限位
SQ5
X4
定位气缸
KM3
Y4
X轴电机左限位
SQ6
X5
上料气缸一
KM4
Y5
X轴电机右限位
SQ7
X6
上料气缸二
KM5
Y6
Y轴电机左限位
SQ8
X7
机械手升降气缸
KM6
Y7
Y轴电机右限位
SQ9
X10
机械手
KM7
Y10
升降气缸上限为
SQ10
X11
升降气缸下限位
SQ11
X12
升降气缸中限位
SQ12
X13
3.3接线图
3.4梯形图
第四章:
操作
4.1设备主要部分
图2-1封口装盘系统
4.2设备工作原理
(1)、机器人原位设定:
通过与主PLC系统信息对接,运动控制器控制X轴伺服电机驱动X轴运动、Y轴伺服电机驱动Y轴运动、Z轴伺服电机驱动Z轴垂直运动及夹具各执行机构动作,使机器人到达指定位置(机器人原点位设置为电池传输线抓取位上方)。
(2)、机器人对传输线上方电池进行抓取:
当电池输送线末端检测开关检测到电池抓取位电池到位后,运动控制器控制Z轴伺服电机驱动Z轴模组下降到电池抓取的指定位置,完成指定电池的抓取。
机器人的抓取方式是一次抓取传输线内的两块电池。
(3)、机器人将抓取的电池送到指定的空托盘位置后松开:
运动控制器控制Z轴模组上升,通过X轴、Y轴的分别移动,旋转R轴旋转360°范围内(根据实际,可做复合运动),使机器人抓取电池到达空电池托盘上方的指定位置,在控制Z轴及夹具动作,将电池放置到空电池托盘中(电池距离托盘电池槽底不大于2mm高时,夹爪才可以放开)。
(4)、扫码异常及缓存位电池的抓取:
当传输线电池扫码出现异常后,系统判断此电池为异常电池,运动控制器控制坐标机器人X、Y、Z、R轴做复合运动抓取电池至异常传输线将异常电池放下,然后将正常电池放入电池托盘中。
(5)、机器人返回原位:
运动控制器控制X、Y、Z、R轴动作(根据实际需要,各动作可单独动作,也可同时完成复合动作),使机器人回到初始设定原位,等待命令进行下一工作循环。
上述工作过程均由PLC提供逻辑控制,通过触摸屏设定各伺服电机的参数,通过运动控制器控制各动作顺序及动作过程,设定完成后对程序进行存储,使用时,通过启动按钮实现一键操作即可完成全部工作,操作简便,安全可靠。
程序需要修改时,可通过触摸屏界面进行修改,完成后保存即可。
手动操作时,可通过触摸屏完成。
4.3启动
1.总电源开关拨至ON。
(关机后不得立即启动。
)
2.检查柜内断路器
和电机断路器
都拨至ON。
3.等待运动控制器开机启动,触摸屏亮起且无感叹号。
4.按下系统上电按钮,使伺服电机上使能,按下后按钮亮白灯。
5.切换手动或自动模式。
4.4关机
正常情况切勿关机。
1.关机必须要让机械手暂停才可操作。
2.关机后不得立即开机启动
第五章:
模式选择
5.1手动模式
1.按下系统上电按钮,使伺服电机上使能,按下后按钮亮白灯。
(白色按钮灯亮代表系统已上电)
2.旋转开关旋转至手动
3.三色灯黄色灯亮起。
4.触摸屏切换至手动运行画面。
图5-1
5.2自动模式
1.按下系统上电按钮,使伺服电机上使能,按下后按钮亮白灯。
(白色按钮灯亮代表系统已上电)
2.切换手动画面
3.各轴寻0完毕,且原点指示灯亮绿灯。
图5-2
切换至系统参数界面查看各点位是否正常。
若果没有切换至产品选择界面读取配方参数。
4.切换至运行参数界面将运行速度调慢,正常运行后加速。
5.检查有没有故障报警,解除报警才可自动运行。
6.切换至系统参数界面,按动作清0按钮
确保动作为0步后进行下一步动作。
7.旋转开关旋转至自动
8.按下系统启动按钮,等待按钮和三色灯绿色灯亮起。
9.如有问题及时按暂停按钮
或急停按钮
。
第六章:
参数设定
6.1速度设定
触摸屏切换至运行参数界面
图6-1
左边JOG速度为手动运行速度
右边运行速度为机械手自动运行速度和整体运行速度的百分比。
6.2坐标设定
触摸屏切换至系统参数界面
图6-2
若进行细微调整无需手动走位置,直接选中需要的坐标,输入坐标值,按住enter键即可。
重新定位需要手动调整至需要的位置后长按该位置的“记录当前位置”按钮1s。
才可记录当前位置到需要设定的坐标值参数。
第七章:
常见错误类型
7.1错误代码表
R轴伺服报警
断电重启
R轴没0无法定位
R轴没寻0,按R轴寻0按钮
R轴没法寻0
系统没上电,按系统上电按钮
X轴伺服报警
断电重启
X轴前进过行程报警
X轴前进过行程,触摸屏后退到安全位
X轴后退过行程报警
X轴前后退行程,触摸屏前进到安全位
X轴没0无法定位
X轴没寻0,按X轴寻0按钮
Y轴伺服报警
断电重启
Y轴前进过行程报警
Y轴前进过行程,触摸屏后退到安全位
Y轴后退过行程报警
Y轴前后退行程,触摸屏前进到安全位
Y轴没0无法定位
Y轴没寻0,按Y轴寻0按钮
Z轴上升过行程报警
Z轴上升过行程,触摸屏下降到安全位
Z轴下降过行程报警
Z轴下降过行程,触摸屏上升到安全位
Z轴不在上升位X轴无法定位
Z轴回原点
Z轴不在上升位Y轴无法定位
Z轴回原点
Z轴不在上升位Y轴无法寻0
Z轴回原点
Z轴不在安全位置X轴没法寻0
Z轴回原点
Z轴伺服报警
断电重启
Z轴保护接近故障
夹具上接近没有亮,夹具发生碰撞。
检查机器点位是否错误或者托盘位置不准。
Z轴回原点,切换系统参数界面动作清0。
Z轴接近开关检测到挡片就能够复位。
Z轴没0无法定位
Z轴没寻0,按Z轴寻0按钮
Z轴没法寻0
系统没上电,按系统上电按钮
不到位夹爪没法动作
不在NG位没法下降
切换至系统参数画面,动作清0。
不在取料位没法下降
切换至系统参数画面,动作清0。
不在安全位没法移动
Z轴回原点。
不在放电池位没法下降
切换至系统参数画面,动作清0。
主控柜急停
主控柜急停按钮复位。
在装盘中没有装盘信号报警
切换至自动画面,检查托盘到位信号是否到位。
系统复位,动作清0
夹爪1下面有工件故障
夹爪1电池下面有工件。
Z轴回原点。
移走电池下方物体。
夹爪1关闭错误报警
夹爪2夹电池没有夹紧。
检查z轴上方气压表是否正常。
夹爪2磁性开关松动,调整磁性开关。
夹爪1打开超时报警
夹爪1打开过慢。
检测Z轴上方气压表。
夹爪2下面有工件故障
夹爪2电池下面有工件。
Z轴回原点。
移走电池下发物体。
夹爪2关闭错误报警
夹爪2夹电池没有夹紧。
检查z轴上方气压表是否正常。
夹爪2磁性开关松动,调整磁性开关.
夹爪2打开超时报警
夹爪2打开过慢。
检测Z轴上方气压表。
急停1报警
NG线急停按钮复位
条码数量与电池数量不对
条码数量和电池仓数量不一样,观察电池仓条码数量,触摸屏切换至系统参数画面长按申请更改按钮1s,输入已有条码数量,更改完毕后长按更改完毕按钮
空气压力低报警
气压过低,观察主气源气压表。
进料到位1接近故障
入料机械手处光电有工件阻挡报警。
进料到位2接近故障
入料机械手处光电有工件阻挡报警。
OK光电1故障报警
装盘机械手处入料线光电有工件阻挡。
OK光电1A故障报警
装盘机械手处入料线光电有工件阻挡。
第八章:
维护
8.1一级保养工作内容
一级保养对设备不进行拆卸和分解,只要求勤检查,班前后按规定对设备清理润滑;不更换零件,只对有关零件调整间隙,班后进行清洁防锈工作。
一级保养工作由操作者独立完成,配合点检表使用。
8.1.1班前:
1)擦拭坐标机器人X、Y、Z轴导轨外表面及同步带;
2)检查各安全装置(行程开关及光电开关等)的位置是否正确,操作是否灵活,牢固和安全;
3)检查夹具夹爪是否松动,动作是否灵活,磁性开关是否有信号。
8.1.2班中
1)严格遵守操作规程;
2)随时注意通过听、看、摸、闻方法检查设备运转情况,发现问题及时处理,注意同步带的松紧,不带故障运转。
3)检查气压是否正常。
8.1.3班后
1)擦试滑轨外表及滑动面,要求清洁;
2)操作示教器使各轴回原点位,切断电源;
3)各滑动面涂油。
8.1.4周末
1)全面擦拭坐标机器人各部位;
2)检查紧固件有无松动;
3)示教器上使能,轻推X、Y、Z轴查看是否晃动可能产生间隙影响精度;
4)检查清洁滑轨同步带,润滑滑块各部位,添加润滑油;
5)检查X轴滑块是否同步,并紧固联轴器。
8.2二、三级保养工作内容
二、三级保养对设备外观、内部进行彻底擦拭检查、拆换易损件等;检查零件磨损情况,对各部分零件清洗,调整间隙;调整配合间隙;紧固设备基础螺钉,检查设备水平;进行加工件的检验,达到合理的工艺要求。
二、三级保养是设备操作者与机修配合进行,需一个月至少检查一次。
1)擦洗坐标机器人表面及死角,做到漆见本色铁见光;
2)检查紧固件和安全装置(行程开关及光电开关等),做到齐全安全可靠;
3)检查坐标机器人X、Y、Z轴同步带是否出现断裂、拉伸等现象,并及时更换;
4)示教器上使能,轻推X、Y、Z轴查看是否晃动可能产生间隙影响精度,如工作中出现机器人取放位置不准确应及时更换联轴器。
5)检查夹具夹爪活塞杆及导杆是否存在晃动可能影响物料抓取,并及时更换,检查夹爪磁性开关是否失效,并及时更换。
6)检查拖链中电缆是否存在重叠、凌乱状态,长时间纠缠运行导致电缆内部断裂。
结论
经过这一个月的论文的写作,经过了一次次的修改,删减。
一次次的查找资料。
选择和挑拣论文的材料。
我学到了很多。
论文中每一个小小的应用,它的背后都蕴含着一个完整的学科,技术。
看似不起眼,其实有很大的技术含量。
“台上一分钟,台下十年功”这话和我想表达意思有异曲同
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- 坐标 机械手 设计 应用