直角坐標機器人在汽車發動機塗膠機上的應用

汽車發動機    時間:2014-03-13 01:18:05
直角坐標機器人在汽車發動機塗膠機上的應用簡介
    要求:在汽車發動機蓋上連續均布塗膠,   塗膠曲線為空間三維曲線。共有兩條塗膠曲線,空間夾角為16度   每個曲線基本由直線和圓弧組……
直角坐標機器人在汽車發動機塗膠機上的應用正文

 

要求:在汽車發動機蓋上連續均布塗膠,
  塗膠曲線為空間三維曲線。共有兩條塗膠曲線,空間夾角為16度
  每個曲線基本由直線和圓弧組成。如圖1
  塗膠速度為100mm/s,回原點速度為500mm/s
  最小圓弧半徑:5mm
  塗膠精度:0.1mm
  塗膠行程:600X400X100。
根據以上要求,我們設計了一台三坐標機器人。
機器人組成:
   該機器人由安裝架、機器人定位系統、伺服驅動系統、供膠系統及塗膠槍、控制系統及電控配電系統、安全防護裝置等組成。
   1、機器人安裝架
機器人安裝架由鋁型材搭建。上半部分用玻璃罩將核心部件罩住。使用鋁型材安裝架的好處是設計簡單、美觀、安裝方便、運輸成本低。該部分完全在國內設計製造,成本低。
2、機器人定位系統
機器人定位系統是整台設備的核心,為德國BAHR公司產品,三坐標均為滾珠絲杠驅動,單坐標重複定位精度為0.025mm,最快直線運動速度:500mm/s。其中X坐標軸為兩根長度為800mm,跨度為600mm的定位系統ELK40,由同步傳輸器保證兩根定位系統運動的同步,由一台伺服電機驅動。Y軸選用ELK40和ELR40雙定位系統,,將Z軸夾在中間,這種安裝方式具有非常好的穩定性,兩根定位系統由一台伺服電機驅動。Z軸選用ELK40雙滑快全包圍定位系統,牢固穩定,由一台帶抱閘的伺服電機驅動。每個定位系統都為密封結構,灰塵和水不會進到定位系統內部接觸滾珠絲杠。

3、伺服驅動系統
該塗膠機器人的選用日本松下伺服電機MHMA系列,每個運動軸配有一台伺服電機,其中垂直運動軸為帶抱閘伺服電機。
4、供膠系統及塗膠膠槍
供膠系統是美國 Nordson的產品,以穩定的壓力,將膠壓送到自動塗膠槍的槍頭。膠泵驅動氣源的壓力可調,經加壓后膠的壓力也可作適應性調整,通過選擇適當孔徑的塗膠咀達到最佳的控制效果,保證膠型的一致性。通過對出膠量和運行速度的調整,保證所塗膠形均勻一致,達到理想的塗膠效果。
   塗膠槍為密封膠專用,具有倒吸膠功能。採用硅油杯對塗膠嘴進行浸入式防護,每次塗膠后塗膠嘴浸入硅油杯中。
5、控制系統及電控配電系統
控制系統由工控機、運動控制卡組成。該系統可預置多種工件的塗膠程序,更換品種時可在觸摸屏上調用相應程序。
運動控制卡有豐富的函數庫,可以任意設定運動特性,如加速曲線形狀,空間曲線的插補運動,能過實現平滑的運動特性
6、安全防護裝置
該機具有故障提示及報警功能,並且每次出現故障時都能準確的反映出故障具體位置,便於迅速排除故障,主要包括:機器人碰撞保護功能;工件安裝到位檢測;膠桶的缺膠報警;光幕安全保護。

  編程方法:
1、示教編程:在發動機蓋塗膠軌跡上,先描出數個特徵點(如直線與直線的銜接點,直線與圓弧的連接點,圓弧與圓弧的聯結點),然後手動操作機器手,使膠槍逐一對準特徵點,確認並記憶這些點的坐標,控制系統自動將這些點聯結成一條完整的平滑的曲線。
2、按圖編程
按照繪好的機械圖紙,將複雜的曲線分割成若干標準的直線、圓弧(圓橢圓等)、拋物線等,確保這些線單元能夠用控制系統固有函數描述。用固有的函數按順序描述這些線單元,使圖紙描繪的曲線變為機器人的運動曲線。
示教編程方式的優點是易學易用靈活,克服了按圖編程以塗膠軌跡數據輸入繁瑣過程。採用示教編程方式后,僅需工件實物即可快捷方便地完成編程。而且三維空間內任意曲線軌跡的塗膠均勻。機器人示教編程方式,使設備的操作更趨柔性化與智能化,可以隨意調用和修改塗膠程序。缺點是針對高精密圖膠不能完好的保證塗膠精度。
 

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