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三維數控工作臺 可實現二次開發數控臺 教學開發研究數控工作臺

發布時間:2013-11-01 14:26:38
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簡要概況:三維數控工作臺 可實現二次開發數控臺 教學開發研究數控工作臺
詳細描述

三維數控工作臺 可實現二次開發數控臺 教學開發研究數控工作臺

  一、工作要求:1、采用超聲波檢測(UT)方法對飛機的各種小型零部件進行無損掃描檢測! 2、 探傷范圍:X , Y , Z 軸的有效行程分別為800mm ,600mm 和 400mm 。在 Z 軸下端上裝配  旋轉超聲探頭。探頭旋轉角度是 0~360°! 3、  工件形狀:工件形狀包含圓弧、直線、曲面等各種元素,所以要求機器人能夠方便實現空間插補! 4、  定位精度及分辨率:重復定位度為±0.05mm,系統分辨率0.01 mm  5、 控制系統:系統要求能夠對檢測數據要進行分析處理,包括顯示出探傷掃描圖像、濾波、增強  放大、旋轉、特征提取、將探傷結果打印或上傳給上位機、位置標記 等。同時要求系統能夠根據工件的圖紙生成可執行的運動控制文件! 《、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、末端檢測設備(相機)、控制系統等組成。       1、機器人安裝架  檢測室的運動速度較慢,負載較輕,使用鋁型支架就可以了! 2、機器人定位系統  機器人定位系統是整臺設備的核心,為德國BAHR公司產品, X,Y,Z三坐標均選擇為同步齒形帶傳動,單坐標重復定位精度為0.05mm,最快直線運動速度:1000mm/s! ∑渲蠿坐標軸為兩根長度為1200mm,跨度為800mm的定位系統ELZ40,由同步傳輸器保證兩根定位系統運動的同步,由一臺400W伺服電機驅動。出于驅動扭矩及慣量的匹配,需要配一臺行星減速機! 軸選用ELZ40和ELR40定位單元,由于結構要求,兩個定位單元上下并排放置。ELZ40為主驅動結構,ELR40位輔助結構。兩根定位系統由一臺400W伺服電機驅動,出于驅動扭矩及慣量的匹配,需要配一臺行星減速機! 軸選用ELSZ40定位系統單元,出于安裝考慮,滑塊需要延長,并與Y軸滑塊固定在一起。,驅動定位體的伺服電機驅動和滑塊安裝在一起。。實際應用中我們選擇了一臺400W帶抱閘的伺服電機,匹配了一臺行星減速機! ⌒D軸安裝在Z軸的末端,于一臺微型伺服電機帶動一臺精密行星減速機形成,超聲波探頭安裝在減速機的輸出端,隨減速機的旋轉而旋轉! 3、伺服驅動系統  選用具有總線功能伺服電機。每個運動軸配有一臺伺服電機及一臺精密減速機,四個運動軸,共四套伺服電機和四臺減速機,其中垂直運動軸為帶抱閘伺服電機! 4、探傷系統  該部分由超聲波探頭、數據處理模塊輔助水槽等組成! 5、控制系統  控制系統由PLC、觸摸屏組成。該系統擁有強大的Profibus通訊功能。能夠將數據實時傳輸給以太網,能夠將控制指令以總線的方式發送給伺服電機,使整個的運動相當流暢。該系統可預置多種工件的程序,更換品種時可在觸摸屏上調用相應程序! 6、安全防護裝置  該機具有故障提示及報警功能,并且每次出現故障時都能準確的反映出故障具體位置,便于迅速排除故障,主要包括:機器人碰撞保護功能;工件安裝到位檢測;光幕安全保護。

引言

    機械手在自動化車間中用來運送物料,從事焊接、噴漆、裝配等工藝操作,可將操作工人從繁重、單調、重復的體力勞動中解放出來。特別是在高溫、危險、有害的作業環境(放射性、有毒氣體、粉塵、易燃、易爆、強噪聲等)中,可用機械手代替人的部分操作。目前,機械手已廣泛應用于鑄造、鍛造、沖壓、切削加工、噴漆、裝配等各種工藝過程中。本文介紹一種執行機構由電動機和液壓缸組成,采用PLC控制的機械手控制系統的設計。 

1 機械手結構及動作

    本機械手用于生產線上工件的自動搬運,其結構如圖1所示。由A、B兩個液壓缸完成工件的夾緊和提升的動作。A缸通過一個單電兩位四通電磁換向閥控制工件的夾緊、放松。B缸通過一個雙電兩位四通電磁換向閥控制機械手的升降;由小車實現機械手的移動。該小車用兩臺電動機驅動,一臺是高速,一臺是慢速。當小車前進時以慢—快一隉的形式行進,返回時以慢—快一慢的形式后退。當工件從輸送帶輸送到機械手的下方時,工件碰壓行程開關SQ1,B缸活塞桿伸出,帶動機械手下降,下降至終點碰壓行程開關SQ3,與機械手夾鉗相聯的A缸活塞桿收進.機械手將工件夾緊;當工件夾緊到位時,行程開關SQ5動作,B缸的活塞桿收進,把工件提升;當工件提升至最高位置時碰壓行程開關SQ4,啟動小車向右慢速行走;當小車碰壓行程開關SQ7時,轉為快速行走;接近終點時,小車碰壓行程開關SQ8,轉為慢速行走;行至右邊終點碰壓行程開關SQ9,小車停止前進;停留5秒后,B缸活塞桿再次外伸,機械手下降至終點,A缸活塞桿外伸,動夾鉗松開,將工件放下;然后,機械手上升,小車以慢一快一慢的運動形式沿原路返回,恢復到圖中所示的原點位置。

 

    圖1 機械手結構示意圖

2 系統硬件設計

    包括主電路和控制電路的設計。主電路中有二臺電動機,即慢速電機和快速電機,分別拖動小車慢行和快行。其控制如下:慢速電動機M1由接觸器KM1、KM2分別控制其正轉和反轉;快速電動機M2由接觸器KM3、KM4分別控制其正轉和反轉?刂齐娐吩O計主要是PLC輸入、輸出接線圖的設計,按照機械手控制和工藝流程的要求,科學地選擇控制方案.確定PLC型號和傳感器,合理地分配輸入、輸出點.得到圖2所示的PLC輸入、輸出接線圖。

 

圖2 PLC加接線不意圖

    圖中,設置9個行程開關SQ1-SQ9用于檢測工件、小車、機械手的位置以及機械手夾鉗的夾緊、放松狀態,并對系統實施控制。其中SQ1為工件是否到位檢測開關;SQ2為小車原位檢測開關;SQ3、SQ4分別為機械手下降、上升是否到位檢測開關;SQ5、SQ6分別為機械手夾緊、放松檢測開關;SQ7、SQ8分別為小車運動速度轉換開關;SQ9為小車運動停止開關。

    為了便于生產加工和維修、調整,設置了工作方式選擇開關SA。當開關置于“自動”位時,從工件通過輸送帶輸送到機械手下方開始,到機械手將工件搬運到指定位置卸下,并返回原位等待下一個工件到來,全部自動進行:置于“手動”位時,通過按鈕SB1一SB7對機械手的升降,夾鉗的放松、夾緊,小車的進退和運動速度等各動作流程進行點動控制。其中SB1、SB2分別為下降、上升按鈕;SB3為夾鉗放松按鈕;SB4、SB5分別為小車慢進、慢退按鈕;SB6、SB7分別為小車快進、快退按鈕。當機械手在工作中途因停電或自動控制系統發生故障時,可點動復位。

    接觸器KM1~KM4的線圈接到PLC輸出端,控制小車的進退和運動速度;電磁線圈YA1~YA3控制機械手的放松及升降運動。設置了指示燈HLl~HL8,用以指示機械手的升降、夾鉗的松緊、小車的進退及運動快慢等工作狀態。

 

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