1、任务十二 伺服电机变位机工作站安装与调试 本工作站以模拟工业机器人弧焊典型应用中的带变位机的复杂工件焊接为例,利用IRB 120搭配焊枪配合伺服电机变位机工作站,实现对带变位机的复杂工件焊接的模拟训练。本工作站还通过RobotStudio软件预置了动作效果,在此基础上实现I/O配置、程序数据创建、目标点示教、程序编写及调试,最终完成带变位机的复杂工件焊接应用程序的编写。通过本任务学习,使读者掌握工业机器人在带变位机的复杂工件焊接应用中的程序编写技巧。伺服电机变位机工作站布局如图12-1所示。图12-1伺服电机变位机工作站布局 变位机工作站套件主要包含一台伺服电机、变位机、支架、翻转机构、夹具等
2、。工作时由PLC通过脉冲信号控制伺服驱动器对伺服电机进行驱动,电机运行带动翻转机构进行翻转,模拟工业机器人弧焊典型应用中的带变位机的复杂工件焊接。本任务可学习PLC对伺服的闭环控制,PLC和机器人的联机控制,PLC、伺服、机器人的协同工作控制等。1)掌握伺服电机与工业机器人的配合应用。2)掌握PLC控制系统与工业机器人的配合应用。1.工作站硬件配置(1)安装工作站套件准备1)打开模块存放柜找到伺服变位机套件,使用内六角扳手拆卸套件。2)把套件放至钳工桌桌面,并选择焊枪夹具、夹具与机器人的连接法兰、安装螺钉(若干)、伺服电机编码器线缆、动力线。3)选择合适型号的内六角扳手把托盘拆除。(2)工作站
3、安装1)选择合适的螺钉,把套件安装至机器人操作对象承载平台的合理位置,且伺服电机与变位机构通过联轴器连接。注意保证两个机构的同轴度。2)夹具安装:首先把夹具与机器人的连接法兰安装至机器人六轴法兰盘上,然后再把焊枪夹具固定至连接法兰上。(3)工作站I/O信号电路连接PLC控制柜内的配线已经完成,更换不同工作站套件时只需根据工作站的I/O信号配置(见表12-1)对处于机器人操作对象承载平台侧面的集成信号接线端子盒进行接线即可。表12-1变位机工作站I/O表注:PLC控制柜内的配线已经完成,伺服驱动器I/O信号直接由PLC控制,集成信号接线端子盒只需连接原点位置检测传感器信号即可。根据工作站I/O表
4、,把工作站传感器与集成信号接线端子盒正确连接,如图12-2所示。图12-2变位机工作站接线图(4)控制柜模式选择控制柜有演示模式和实训模式两种。变位机站工作站中,伺服电机不能由面板插线直接驱动,只能选择演示模式,由PLC驱动伺服电机。演示模式时,PLC电器柜内所有配线已完成,控制柜面板模式选择开关选择“演示模式”。工作站I/O信号直接由PLC进行控制。PLC直接控制伺服驱动器驱动伺服变位机工作。2.工作站仿真系统配置(1)解压并初始化(2)标准I/O板配置将控制器界面语言改为中文并将运行模式转换为手动,之后依次单击“ABB菜单”“控制面板”“配置”,进入“I/O主题”,配置I/O信号。本工作站
5、采用标配的ABB标准I/O板,型号为DSQC 652(16个数字输入,16个数字输出),则需要在DeviceNet Device中设置此I/O单元的Unit相关参数,并在Signal中配置具体的I/O信号参数,配置见表11-2和表11-3。表12-2Unit单元参数在此工作站中,配置了两个数字输入信号和两个数字输出用于相关动作的控制。表12-3I/O信号参数(3)创建工具数据在本工作站应用中,机器人所使用的焊枪工具为不规则形状,这样的工具很难通过测量的方法计算出工具尖点相对于初始工具坐标tool0的偏移,所以通常采用特殊的标定方法来定义新建的工具坐标系。本工作站中使用六点标定法,即前四个点为T
6、CP标定点,后两个点(X、Z点)为方向延伸点,在轨迹工件台上设置有一尖点作为工具数据的示教点,具体操作过程请参照任务五,进行工具数据Tooldata_1的设定,如图12-3所示。在示教器中,工具数据最终值见表12-4。图12-3机器人的工具坐标系Tooldata_1(4)创建工件坐标系数据在本工作站中,因只需对工件进行焊接处理,故此处未设定工件坐标系,而是采用系统默认的初始工件坐标系Wobj0(此工作站的Wobj0与机器人基坐标系重合)。表12-4工具坐标系Tooldata_1数据(5)创建载荷数据在本工作站中,因焊枪工具较轻,故无须重新设定载荷数据。(6)程序模板导入I/O配置完成后,将程序
7、模板导入该机器人系统中,在示教器的程序编辑器中可进行程序模块的加载,依次单击“ABB菜单”“程序编辑器”,若出现加载程序提示框,则暂时单击“取消”,之后可在程序模块界面中进行加载。图12-4伺服电机变位机工作站的控制流程图浏览至前面所创建的备份文件夹,选择“MainModule.mod”,再单单击“确定”按钮,完成程序模板的导入。3.程序编写与调试(1)工艺流程图本工作站模拟工业机器人弧焊典型应用中的带变位机的复杂工件焊接,变位机由PLC控制的伺服电机驱动。在工作过程中,机器人和PLC需要进行信息沟通,如机器人请求变位机复位、置位,PLC向机器人发出复位完成、置位完成信号等。伺服电机变位机工作
8、站的控制流程图如图12-4所示。(2)程序编写工作站程序主要由主程序、初始化子程序、焊接工件上半部分子程序、焊接工件下半部分程序组成。主程序如下:焊接过程中,机器人请求变位机复位、置位信号为DO1,为便于仿真,PLC向机器人发出复位完成、置位完成信号用延时代替。焊接工件上半部分子程序如下所示,下半部分子程序与上半部分子程序相似。4.示教目标点完成坐标系标定后,需要示教基准目标点。在此工作站中,需要示教原位phome、焊接基准点p10、p20、p30、p40、p50等。在例行程序中有专门用于示教基准目标点的程序Path_10(),在程序编辑器菜单中找到该程序,如图12-5所示。示教目标点时,需要
9、注意,手动操作画面当前使用的工具和工件坐标系要与指令里面的参考工具和工件坐标系保持一致,否则会出现“选择的工具、工件错误”等警告。phome点的示教位置如图12-6所示。图12-5示教目标点程序图12-6phome点的示教位置手动状态下将主程序逐步运行到p10、p20、p30、p40、p50等位置后选择“修改位置”,将当前位置存储到对应的位置数据存储器里,即完成相应点的示教任务。具体示教过程请参照前面相关任务。完成示教基准点后,将工作站复位,单击仿真播放按钮,查看工作站运行状态,若正常则保存该工作站。本工作站的难点在于如何规划机器人的运行轨迹,示例程序只提供了一种设计思路,读者可以尝试不同的方法来修改运行轨迹,在保证轨迹安全的前提下,尽量缩短机器人的运行路径,从而提高装配效率。
