1.概述
用机器人代替人工操作完成冲压生产中繁重、单调重复的上下料及工件传送等工作,构成柔性冲压自动化生产线,是实现高速、高效、高质量冲压生产的必要手段,也是现代冲压生产技术的主要发展方向。冲压机器人
在作业之前必须进行编程或示教,描述机器人的运动轨迹,赋予机器人所要到达的位置和姿态等信息,规定机器人应完成的动作和作业的具体内容。目前机器人的编程方法主要有离线编程和在线示教2种。
由冲压机器人构成的冲压自动化生产线是多设备组成的复杂系统,机器人与压力机之间、上下料机器人
之间、机器人与传输设备及其他周边设备之间的运动协调关系复杂,联锁信号多,同时因柔性化生产的要求,需要进行多品种制件的冲压生产,因而冲压机器人的程序复杂,编程工作量大。单纯采用离线编程或在线示教方法,前者因现场作业环境适应性差,修改不便,后者虽然可以根据现场作业环境灵活编程,但示教内容复杂,占用调试和生产的时间过长。所以有必要将两种方法加以结合,设计一种适用于冲压自动化生产线上下料机器人的示教编程方法。
2.冲压机器人及冲压自动化生产线
摆臂式冲压机器人是用来进行大型冲压件自动化生产的一种主要机器人结构形式,如图1所示。该种机器人运动速度高、负载重、行程范围大,因而适用于大型闭式压力机的上下料工作,构成单机自动化生产单元或冲压自动化生产线。
冲压自动化生产线按压力机划分成6个工作单元,如图2所示。每单元包括1台大型闭式压力机、2台摆臂式上下料冲压机器人、1台穿梭传输车(或翻转传输车)。单元工作顺序描述如下。
1.上料机器人抓取一张工件送入压机下模具内放好;
2.上料机器人图1摆臂式冲压机器人1)储气罐;2)安装支架;3)垂直轴丝杠;4)端拾器;5)平衡气缸;6)摆臂;7)水平轴丝杠;8)过渡杆图2冲压自动化生产线1)压力机;2)上料机器人;3)磁力分层装置;4)下料机器人;5)翻转传输车退出到压力机模具外并启动压机开始冲压,然后抓取下一张工件准备下一工作循环的送料任务;
3.压机启动后,滑块带动上模下行完成工件的冲压加工;
4.压机滑块由下死点上行返回到上死点,并在返回至干涉高度位置以上时向下料机器人发出允许取料信号;
5.下料机器人接到取料信号后进入压机模具内,抓取工件,退出压机,并向上料机器人发出允许再次送料信号,下料机器人退出压机后将工件放到传输车上,传输车向后续单元传送工件;
6.上料机器人接到允许送料信号后向压机内送料,开始下一工作循环。
3冲压机器人示教方法设计
1.上料机器人、下料机器人的运动规划;
2.上、下料机器人抓、放工件等动作控制及其状态检测;
3.上、下料机器人之间的协调及联锁控制;
4.上料机器人与压力机之间、下料机器人与压力机间的协调同步及联锁控制;
5.上、下料机器人与翻转传输车或穿梭传输车等其他辅助设备之间的协调控制;
6.与生产线全线控制系统之间的信息交换。从上述的机器人示教内容可以看出,在对机器人进行运动轨迹规划及应完成动作编程的同时还必须进行同其他多种设备之间的协调与联锁等逻辑控制编程工作,示教编程内容比较复杂,工作量大。
以上述冲压生产线为例,生产15种不同类型的工件,需要对12台机器人进行180次示教编程,如果全部编程工作采用在线示教方式,将占用大量的调试和生产时间。312示教方法设计针对上述状况,为了减少示教编程的工作量,降低现场示教内容的复杂性,本文将机器人的编程分为离线编程和在线示教两部分,在离线编程部分完成:以参数化形式规划机器人的运动轨迹;运动轨迹插补参数的计算;机器人的抓取、释放工件等动作的控制;上、下料机器人、压力机、传输车等多种设备之间的协调、联琐等逻辑控制;与生产线全线控制系统间的信息交换。在线示教部分完成:确定机器人运动轨迹点的准确位置;位置坐标的记忆存储和参数化运动轨迹的参数赋值。
4结语
本文采用离线规划与在线示教相结合方法设计了一种用于冲压自动化生产线上下料机器人示教装置的软、硬件结构,同时兼顾了机器人、周边设备及其他辅助设备的控制功能和故障诊断、复位功能。该方法已应用于工程系统中。现场应用结果表明,这种示教方法综合了离线编程与在线示教两种方法的优点,节省了冲压自动化生产线机器人示教编程过程占用的设备调试和生产调整时间。