凯发国际首页 基于機器人拋丸機自動化生產線構造

摘 要：根據拋丸生產線的工作特點，構造基于機器人的拋丸生產線，利用機器人和機械手 配合，完成自動上料和落料的過程，提高拋丸生產線的自動化水平。，實驗表明，該套包含設備層、控制層和管理層的自動化生產線可以很好的滿足要求。
　　關鍵詞：機器人；數控；拋丸機；自動化生產線
　　隨著計算機技術與控制技術的發展，拋丸機的控制水平逐漸提高，為拋丸自動化生產線的出現提供了必要的技術基礎。徐雙文等針對拋丸的工藝流程，構建了基于PLC的拋丸自動控制系統。集團的Balan Kumar實現了機械手式拋丸機對汽車缸體、缸蓋等部件進行拋丸處理。李偉光等利用PLC和觸摸屏進行軟硬件設計，實現DVD盒自動化生產，實現了DVD盒自動化生產線。拋丸作為企業中表面處理的重要工序，實現其自動化，特別是實現基于機器人的自動化拋丸清理生產線顯得尤為有意義。
　　為了提高拋丸生產線的自動化水平，提高工作效率，改善生產環境，本文利用開放式數控結構的機器人和機械手系統，并結合傳統拋丸機的工作特點，并對其進行改造，以適應自動化生產的需要。構建了由管理層、控制層、設備層三層控制的自動化拋丸生產線，通過機械手和機器人配合完成上料和落料，實現了拋丸生產線的自動化。
　　1.拋丸自動化生產線整體介紹
　　1.1.傳統拋丸生產線流程介紹
　　傳統拋丸生產線的主要部件就是拋丸機，由工人把工件放置在拋丸機傳送帶上，拋丸機傳送帶帶動工件前行進入拋丸室完成拋丸工序，然后再由工人將處理好的工件取走。整個過程需要人工照看，效率不高。
　　1.2.基于機器人的拋丸生產線的介紹
　　受拋丸機的尺寸、體積等的限制，只靠機器人無法完成待拋丸工件的上料和落料過程。所以，本文構建的基于機器人的拋丸機生產線由機器人，機械手，拋丸機以及輔助上料和落料的單元構成。在控制系統的控制下，機器人從工件槽中抓取待拋丸工件，與機械手交換放入傳送帶，進入拋丸室進行拋丸處理后，再由機器人抓取放入成品槽。整個過程中，機械手要完成的工作有：與機器人交接，把工件放入上料槽，然后等待與機器人的下次交接。上料單元主要負責工件的擺放，保證待拋丸工件能以正確的方式進入拋丸室。落料單元主要負責將成品工件擺放整齊，定位，以便于機器人抓取。
　　2.基于機器人的拋丸機自動化生產線的構建
　　基于開放式數控機器人，本文構建了基于 機器人拋丸機 自動化生產線。該生產線由進行拋丸自動化生產的信息化管理層，負責拋丸過程機械手和機器人控制的控制層以及機械手本體、機器人本體和拋丸機本體構成的設備層組建。示意圖如下：
　　2.1.管理層結構
　　拋丸生產信息管理系統主要分為五個模塊：訂單模塊、統計模塊、監控模塊、工藝模塊、人員信息。各系統分別負責完成拋丸訂單的處理、拋丸生產數量的統計、拋丸生產過程的監控、工藝管理以及拋丸操作人員信息等。
　　2.2.控制層結構
　　控制層是整個系統的核心，完成機械手與機器人的控制。控制層由決策控制
　　系統、機械手控制系統、機器人控制系統三部分組成。其中決策控制系統主要負責拋丸的上料、落料過程控制、上料單元、落料單元的控制。機械手控制系統負責完成與機器人之間的交換操作的完成。機器人控制系統負責完成工件的夾取、交換等工作。后兩者都要收到決策控制系統的控制。
　　基于高性能的PLC的決策控制系統可以通過觸摸屏與主控電腦實現信息的交互操作，基于CC-Link通信協議則有利于系統的擴展，提高系統地兼容性。
　　機器人控制系統通過串口與決策層控制系統信息交互。采用主控電腦加控制卡的結構，控制卡控制機器人，實現機器人夾取和交換動作的完成。
　　機械手控制系統通過CC-Link與決策層控制系統實現信息交互。根據決策層的指令完成工件的交換和上料。
　　2.3.設備層的設計
　　設備層主要包含機械手、機器人和拋丸機。他們在決策控制系統、機械手控制系統和機器人控制系統的控制下完成整個生產線的上料、加工、落料過程。
　　該拋丸生產線的機器人的結構主要包括氣爪、指關節、腕關節、小臂、大臂、小臂連桿、小臂驅動桿、腰部、底座等。
　　機械手的構造包括氣爪、絲桿、連軸器，伺服電機、導軌、底座等部件。
　　為了適應需要，我們需要在原有拋丸機的基礎上，進行適應性改造，增加包括上料單元和落料單元。
　　上料單元由擋板、圍框、推板和上料槽組成。機械手在控制系統的控制下，將待拋丸工件放入上料槽，工件經過上料槽落入圍框，在傳送帶的帶動下，工件貼住擋板。然后在機械手控制系統的控制下，由擋板推動代加工工件到固定位置，再打開擋板，在傳送帶帶動下進入拋丸室加工。
　　落料單元包括工件排序部分、工件修整部分、工件檢測等部分構成。其中排序部分每次只允許一個待加工工件進入修整部分，在修整部分的作用下調整好工件位置，然后進入工件檢測部分，由決策控制系統通過紅外感應器檢查工件位置情況，并指揮機器人夾取完成的工件。
　　結束語：
　　通過決策控制系統后，啟動機器人和機械手，完成準備工作。然后由主控電腦控制整個生產線的運行。決策單元根據生產線狀態，控制機器人夾取工件，并于機械手交換。交換完后，機械手根據流程上料，機器人回歸等待。等候決策控制系統的下一個指令，到落料單元夾取加工完成的工件，放入適當的位置。
　　參考文獻
　　[1]徐雙文，魏世川.自動控制技術在拋丸機中應用[J].*重技術，2006（02）
　　[2]Balan Kumar.機械手式拋丸機系統在發動機缸體清理中的應用[J]，2009（07）
　　[3]李偉光，劉銓權，許陽釗.基于PLC和觸摸屏的DVD盒自動化生產線設計[J].機械與電子，2009（05）