引言

三軸垂直翻轉(zhuǎn)變位機(jī)工作站是指由三個(gè)變位機(jī)組成的聯(lián)動(dòng)工作站(通常稱為"K 型變位機(jī)工作站") , 主變位機(jī)控制 A、B工位切換 ,A、B變位機(jī)可在工位自由轉(zhuǎn)動(dòng) 。在聯(lián)動(dòng)切換時(shí)由于工位上都有工件 ,所以要保持A、B工位一直相對(duì)處在水平狀態(tài) ,那么主變位機(jī)的轉(zhuǎn)速與A、B變位機(jī)的轉(zhuǎn)速之間存在一定的關(guān)系 。

1 工作站介紹

1. 1 工作站組成

工作站由電氣控制系統(tǒng) 、ABBIR2600弧焊機(jī)器人 、林肯 RD500焊機(jī)及機(jī)械工裝組成 。 電氣部分主要由一 臺(tái)sIMATIC s7- 1500 PLC+16點(diǎn)輸入輸出模塊、一 臺(tái)高慣量3.5 kw+兩臺(tái)高 慣量2.5 kwsINAMICsV90 PN伺服驅(qū)動(dòng)及電機(jī) 、FEsT0閥島模塊和一些傳感器組成。機(jī)器人配置PR0FINET從站通信卡與電氣控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸 ,機(jī)器人系統(tǒng)預(yù)裝林肯焊機(jī)的焊接驅(qū)動(dòng)包。

1.2 功能詳細(xì)介紹

機(jī)器人根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的人機(jī)交互界面選擇的生產(chǎn)型號(hào)執(zhí)行相應(yīng)程序 ,焊接參數(shù)預(yù)保存在對(duì)應(yīng)程序中 ,這樣不同工件不同類型的焊縫就能夠區(qū)分開來 ,正常地工作。機(jī)器人在示教對(duì)應(yīng)工件時(shí) ,可通過外部軸請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)位置與變位機(jī)對(duì)應(yīng)的角度 ,并記錄在對(duì)應(yīng)的工件程序中。機(jī)器人在工作中向電控系統(tǒng)發(fā)出位置請(qǐng)求 ,然后等待信號(hào)反饋。待變位機(jī)到達(dá)指定位置后 , 向機(jī)器人回饋一個(gè)位置到達(dá)信號(hào) ,機(jī)器人繼續(xù)執(zhí)行程序指令 。三個(gè)變位機(jī)在工藝對(duì)象的組態(tài)中設(shè)置軸類型為旋轉(zhuǎn) ,且位置測量單位為o ,速度測量單位為o/s。負(fù)載齒輪的電機(jī)轉(zhuǎn)速跟負(fù)載轉(zhuǎn)速比為其各自的減速機(jī)齒輪比。

暫且設(shè)三個(gè)變位機(jī)的水平狀態(tài)為0o ,在0o狀態(tài)下 ,主變位機(jī)的左側(cè)設(shè)為A工位 ,右側(cè)為B工位 。 因?yàn)橹髯兾粰C(jī)的功能就是聯(lián)動(dòng)切換工位 ,所以主變位機(jī)的角度只會(huì)在- 180o~0o之間來回旋轉(zhuǎn)(主變位機(jī)維修保養(yǎng)后重新安裝時(shí)需手動(dòng)調(diào)水平后重新校零) ?？紤]到主變位機(jī)在工作時(shí)負(fù)載很大 , 四周設(shè)計(jì)了四個(gè)銷子來分擔(dān)負(fù)載 ,所以在旋轉(zhuǎn)前需判斷控制銷子的氣缸是否已經(jīng)縮回 。能夠旋轉(zhuǎn)的前提條件是所有的夾緊氣缸已經(jīng)到位 ,聯(lián)動(dòng)切換時(shí)需銷子已經(jīng)拔出且A、B工位始終處于水平狀態(tài) 。工作時(shí)可以通過PLC給定A、B工位旋轉(zhuǎn)需要的角度。

2 變位機(jī)聯(lián)動(dòng)模型

2. 1 模型證明

在聯(lián)動(dòng)切換工位時(shí) , 需要協(xié)調(diào)好變位機(jī)之間的速度 ,保證A、B工位始終保持在水平狀態(tài) 。速度之間的關(guān)系需要把運(yùn)動(dòng)控制轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析 。三軸都是從水平初始位置開始旋轉(zhuǎn)的 , 要求在旋轉(zhuǎn)過程中兩個(gè)小變位機(jī)的軸始終保持水平。旋轉(zhuǎn)角度的方向判斷為軸的初始位置指向現(xiàn)有位置 ,主軸的初始位置為水平 ,A、B軸的相對(duì)初始位置為平行于主軸。

主軸旋轉(zhuǎn)有兩個(gè)方向 ,情況1:順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)8角度 ,那么A、B軸的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橹鬏S指向現(xiàn)有水平方向 ,大小為a、θ ,如圖1所示。

情況2:逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)8角度 ,那么A、B軸的旋轉(zhuǎn)方向仍為主軸指向現(xiàn)有水平方向 ,大小為a、θ ,如圖2所示。

因?yàn)榍袚Q工位時(shí)兩個(gè)小變位機(jī)要始終保持水平 ,所以平行于水平初始位置 ,故角度a=8=θ 。所以無論主變位機(jī)向何方向旋轉(zhuǎn) ,兩小變位機(jī)旋轉(zhuǎn)方向總與其相反、大小相等 。又因?yàn)槭峭粫r(shí)間進(jìn)行 ,所以它們的角速度值相等。

2.2 編程說明

下面是部分用sCL語言的編程及注釋 ,所有條件都是用文字描述 。軸絕對(duì)定位如以下代碼所示 ,三軸設(shè)置相同:

"MCM0VEABs0L一EDB"UA(xsi="主變位機(jī)",//指定軸 E(ecutei="聯(lián)動(dòng)觸發(fā)和銷子縮回",Posxtxoni="變位機(jī)角度",

//已證明三軸角速度相等 Velocxtyi="1",

//用角度正負(fù)區(qū)分 Dxrectxoni="1",

Busy =>"住變位機(jī)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)"):

因?yàn)閟CL語言中的賦值相當(dāng)于梯形圖中線圈的sET , 需要及時(shí)復(fù)位減少干擾。變位機(jī)聯(lián)動(dòng)觸發(fā)就需要及時(shí)復(fù)位 ,如以下代碼所示:

"IECTxme 0 DB".T0N (INi= "聯(lián)動(dòng)觸發(fā) ",PTi= T#1s,○=>"變位機(jī)暫停"):

IF"變位機(jī)暫停為5" THEN"聯(lián)動(dòng)觸發(fā)" :=0: ENDIF:

根據(jù)聯(lián)動(dòng)條件初始化位置變量 ,如果變位機(jī)間的角度差在±6o以外 ,則需要手動(dòng)調(diào)節(jié) 。如以下代碼所示:

IF"聯(lián)動(dòng)開且銷子縮回且變位機(jī)啟動(dòng)" THEN

IF"三軸的角度差在士6o以內(nèi)" THEN

IF"AB軸與主軸的角度差在士2A8o以內(nèi)" THEN

IF"選擇工位A" THEN

"AB變位機(jī)角度" := 0:

"主變位機(jī)角度" := 2:

ELsE

"AB變位機(jī)角度" := 590:

"主變位機(jī)角度" := 590:

ENDIF:

ELsE //需要先同步角度

"AB變位機(jī)角度" := - "主變位機(jī)當(dāng)前位置":

"主變位機(jī)角度" :="主變位機(jī)當(dāng)前位置":

ENDIF:

ELsE

"變位機(jī)暫停" := 5:

ENDIF:

ENDIF:

在聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程中 , 需要自動(dòng)檢測誤差 , 自動(dòng)糾正 ,如以下代碼所示:

IF"三軸只要有一軸在轉(zhuǎn)動(dòng)" THEN //說明已經(jīng)按下運(yùn)行按鈕

#MAx:= MAx(IN5 := - "主變位機(jī)當(dāng)前位置",

IN● := "A變位機(jī)當(dāng)前位置",

IN1 := "B變位機(jī)當(dāng)前位置"):

IF"當(dāng)最大值與三軸位置的差大于0A8時(shí)" THEN

"AB變位機(jī)角度" := - "主變位機(jī)當(dāng)前位置":

"主變位機(jī)角度" :="主變位機(jī)當(dāng)前位置":

ENDIF:

IF"當(dāng)最大值與三軸位置的差大于0A8時(shí)" THEN IF"選擇工位A" THEN

"AB變位機(jī)角度" := 0:

"主變位機(jī)角度" := 0:

ELsE

"AB變位機(jī)角度" := 090:

"主變位機(jī)角度" := 090:

ENDIF:

ENDIF:

#running := 2:

"RTRIGDB"(CLK := "當(dāng)三軸誤差在±2A8 之間時(shí) ",○=>#running):

IF #running = 5 THEN"聯(lián)動(dòng)觸發(fā)" := 5: ENDIF: ENDIF:

3 結(jié)語

隨著我國"智能制造●2●8"政策的推進(jìn) ,優(yōu)化工業(yè)流程 ,提高生產(chǎn)效率的智能化改造也會(huì)進(jìn)一步升級(jí) 。我們電氣人要緊跟時(shí)代步伐 ,提高自己 ,抓住機(jī)遇 ,開動(dòng)腦筋 ,更好更優(yōu)地服務(wù)社會(huì)。