北京深隆科技基于ABB机器人的冲压线上下料系统构建及其实验
17页1、基于 ABB 机器人的冲压线上下料系统构建及其实验-北京深隆科技摘要:结合实验室 ABB IRB 1410 型机器人,参照汽车柔性自动化冲压生产线,为之搭建了相应的上下料系统。在此基础上,对 ABB IRB 1410 机器人进行了上下料轨迹的规划,进而利用 RobotStudio软件进行了机器人自动化上下料离线仿真,并开展了机器人在线上下料模拟实验,为机器人上下料技术的自主开发提供了实验范例和技术支撑。北京深隆科技有限公司的主要产品及服务为机器人智能涂装线、工业机器人应用及成套装备、涂装自动化生产线集成三大系列,以解放低端劳动力、改善有害工作环境为导向,以工业机器人集成应用为基础,以行业应用的个性化方案定制为核心,业务领域包括3C 产品、汽车零部件等表面处理、重工、军工、航空、新能源等行业。产品包括:工业机器人喷涂生产线,自动涂装生产线,全自动点涂胶机器人, 自动上下料机器人 自动玻璃点涂胶机器人,自动锁镙丝机器人,自动上下料机器人、 CCD 视觉定位锁镙丝机,工业机器人配件、机器人工装,夹具,气动夹具,气动工装,气动模具,装配夹具,装配卡具等。技术咨询:18001130868 180
2、01197956 汽车车身的金属件几乎 100%是冲压件,因而汽车覆盖件冲压生产线自然成为汽车企业中最核心的生产线1。长期以来,为获得规模性效益,全球汽车企业一直延续大批量、单一化的生产模式,机械手高效冲压线是汽车大型冲压设备的主要形式2。然而,随着消费者对车型个性化和高品质的追求,汽车覆盖件自动化冲压从大批量、单一化的刚性生产模式正悄然向小批量、多品种生产模式转变3-4。为适应此生产模式,实现“一线多用”的可持续冲压发展目标,由视觉自动识别和智能协调等系统组成的“柔性冲压自动化生产线”越来越为汽车制造企业所认可5,但相关技术一直被国外企业垄断。2007 年,济南二机床集团自主研发、制造和集成出我国首条大型机器人自动化冲压生产线6,但所配备的机器人并非国产,核心技术依然尚未掌握。作为汽车制造四大工艺之首的冲压工艺,若其生产线采用柔性化传送系统,可以显著提高冲压效率、提升产品质量和降低综合制造成本7。其中,柔性化冲压的代表设备 工业机器人,可确定灵活工作空间中任意一点位姿8,能最大程度地保证冲压工艺的通用化和自动化;先进辅助技术的重要组成部分 视觉对中系统,可以充当机器人眼睛,能更好地实
3、现物料传送的柔性化和智能化9。 本文将结合实验室现有 ABB IRB 1410 型机器人,参照汽车柔性自动化冲压生产线机器人上下料系统,搭建与其相应的上下料平台系统,一定程度上实现旨在模拟汽车覆盖件柔性冲压过程的在线作业,并开展机器人离线、在线上下料模拟实验,为机器人上下料技术的自主开发提供实验范例和技术支撑。1 机器人上下料系统的搭建如图 1 所示机器人上下料系统由 5 部分组成:机器人系统、真空系统、机械系统、视觉系统和电气系统。1.1 机器人系统的搭建机器人系统的各主体单元包括:ABB IRB 1410 六自由度关节型串联机器人、FlexPendant 示教器、IRC5 控制柜、RobotStudio/RobotWare 离线编程软件和机器人手册。1.2 真空系统的搭建汽车覆盖件大而轻、薄而坚,非常适合采用真空吸附的工作原理来实现抓取10。由于 ABB IRB 1410 机器人没有配套的端拾器标准产品,因此,与端拾器相关的真空系统元件需要自行选购,其选购原则及结构如下:(1)根据实验所搬运的矩形板料的重量,吸盘的数量、最小估算尺寸以及气路耗损等因素,选用能够提供-85 kPa 真
4、空度的施迈茨真空泵。(2)根据所选用的真空泵、吸盘的数量、实验所搬运材料的重量、吸盘的吸取方式,经过计算,选购直径为 30 mm 的施迈茨真空吸盘。(3)真空开关可用来检测真空系统的气压强度,缓冲支杆能调整端拾器的垂向压缩量。因此,根据实验需求,选购施迈茨真空开关1 个、施迈茨缓冲支杆 4 只。(4)电磁阀控制气路的通断,因本真空系统提供的是负气压,故不能选取工作压强为正的先导式电磁阀,而宜选用直通式电磁阀。本系统选用二位三通直通式电磁阀。分路块是端拾器必备的气路分流元件,根据吸盘数目选购 6 孔的分路块。根据以上元件的选择,搭建真空系统主要气路连接如图 2 所示。 1.3 机械系统的设计机械系统的设计主要涉及端拾器和上下料平台的设计。如图 3所示为 ABB IRB 1410 机器人手腕承载图,图 4 所示为吸盘在板料上的布置图。 根据图 3 所示机器人手腕承载情况,选定端拾器质心位置及加工材料。根据图 4 吸盘在板料上的布置图,设计端拾器为完全对称结构。最终设计完成的端拾器三维模型如图 5 所示。此端拾器的质心与机器人法兰盘中心点沿 Z 方向的距离为 70 mm,端拾器质量为2.63
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