1、任务十一 装配工作站安装与调试本工作站以装配内外嵌套工件为例,利用IRB 120专用装配夹具配合装配工作站套装,模拟对内外嵌套工件装配的过程。工作中两个立体落料式供料机构,可对物料A、物料B进行原料供给。装配安装平台可盛放物料,用于物料A、物料B安装时使用。待A、B物料装配完成后对其进行仓储入库。可训练对机器人精确定位及抓手吸盘夹具的学习。本工作站中还通过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,最终完成内外嵌套物件装配应用程序的编写。通过本章学习,使读者掌握工业机器人在装配工作站应用的编写技巧。装配工作站布局如图11-1所示
2、。ABB机器人在零件装配领域也有着广泛的应用,其运动精度高、速度平稳,可以很好地保证所装配零件间的精度,通过视觉系统的辅助,可精确定位各种装配件微小尺寸的自动安装,使得生产更加柔性化。图11-1装配工作站布局 装配工装套件包含外形工件料仓、内工件料仓、成品库、装配台、机器人夹具等。料仓包括料台、料筒、顶料机构CDJ2KB 16-30 D-C732、推料机构顶料机构CDJ2KB 16-75 D-C732、料台检测传感器、供料传感器、物料有无传感器等。成品库由200mm90mm290mm的铝制结构构成,表面阳极氧化处理,共有三层,每层有三个工位。装配台整体尺寸为135mm120mm140mm,作为
3、外形工件与内工件进行装配使用。工作时按照PLC主令信号的要求,外形工件料仓及内工件料仓对带装配的工件进行供料,机器人先把外形工件搬运至装配台后,再对内工件进行夹取搬运,对两个工件进行装配。装配完成后,把装配完成的工件搬运至成品库进行顺序码放。1)基本指令WaitDI、WaitUntil、Waittime的应用。2)装配工具坐标的创建。3)装配工件运行程序的编写。4)装配工作站的调试。1.WaitDI指令指令作用:等待数字输入信号达到指定状态,并可设置最大等待时间以及超时标识。应用举例:执行结果:等待数字输入信号di1 变为1,最大等待时间为5s,若超时则bool1 被赋值为TRUE,程序继续执
4、行下一条指令;若不设最大等待时间,则指令一直等待,直至信号变为指定数值。2.WaitUntil指令指令作用:等待条件成立,并可设置最大等待时间以及超时标识。应用举例:执行结果:等待数值型数据reg1 变为5,最大等待时间为6s,若超时则bool1被赋值为TRUE,程序继续执行下一条指令;若不设最大等待时间,则指令一直等待,直至条件成立。3.Waittime指令指令作用:等待固定的时间应用举例:执行结果:机器人程序执行到该指令时,指针会在此处等待0.3s。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大小料装配套件,如图11-2所示,使用内六角扳手拆卸装配套件。2)把套件放至钳
5、工桌桌面,并选择多功能夹具(包含一个平行手指气缸、一个吸盘夹具)、气缸固定件、夹具与机器人的连接法兰、安装螺钉(若干)。3)选择合适型号的内六角扳手把托盘拆除。图11-2装配工作站(2)工作站安装1)选择合适的螺钉,把装配套件安装至机器人操作对象承载平台的合理位置(安装位置及方向可自由定义),如图11-3所示。兰盘上,然后再把夹具固定件(包含吸盘夹具)安装至连接法兰上,最后把平行手指气缸安装到夹具固定件上,如图11-4所示。图11-3装配工作站组装图11-4装配工作站夹具的安装(3)工作站执行气缸与夹具的气路安装1)把手爪夹具与吸盘夹具的弹簧气管与机器人四轴集成气路接口连接。2)把机器人一轴集
6、成气路接口与电磁阀之间用合适的气管连接好,并用扎带固定,如图6-3所示。3)根据工作站I/O表(见表11-1)把工作站中对应的执行气缸的气路,按表所示接到对应的电磁阀上,并用扎带固定,如图11-5所示。图11-5装配工作站I/O信号组装表11-1大小料装配工作站I/O表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。(4)工作站I/O信号电路连接注:PLC控制柜内的配线已经完成,接线端子盒SC01SC08对应PLC电控柜内X07X16、YA01YA08对应PLC电控内Y15Y22;YA08端子已连
7、接至机器人I/O板DSQC 652的DO16通道,YA07端子已连接至机器人I/O板DSQC 652的DO15通道。根据工作站I/O表,把工作站传感器及电磁阀的电路与集成信号接线端子盒正确连接,如图11-6所示。装配工作站接线实物图如图11-7所示。(5)工艺要求1)在进行搬运时,机器人手爪能精确定位。2)机器人运行时,运动精度高、速度平稳。3)保证所装配零件间的精度要求。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。本工作站采用标配的ABB标准I
8、/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。图11-6装配工作站接线图图11-7装配工作站接线实物图表11-2Unit单元参数表11-3I/O信号参数(3)创建工具数据在此工作站中,配置了两个数字输入信号和四个数字输出用于相关动作的控制。此工作站中,工具部件包含两个动作工具,即夹持工具和吸盘工具。此工具部件较为规整,可以直接测量出相关数据进行创建,此处新建的夹持工具坐标系只是相对于tool0来说沿着其Z轴正方向偏移145m
9、m,新建夹持工具坐标系的方向沿用tool0的方向。同理,新建的吸盘工具坐标系相对于tool0沿着其Z轴正方向偏移66mm,沿着其X轴正方向偏移79.567mm,新建吸盘工具坐标系的方向沿用tool0方向,如图11-8所示。在示教器中,编辑工具数据,确认各项数值,具体见表11-4。图11-8机器人的工具坐标系表11-4工具数据设定(4)创建工件坐标系数据在本工作站中,因搬运点较少,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)。(5)创建载荷数据在本工作站中,因搬运物件较轻,故无须重新设定载荷数据。浏览至前面所创建的备份文件夹,选择
10、“MainModule.mod”,再单击“确定”按钮,完成程序模板的导入。3.程序编写与调试(1)工艺要求1)在进行搬运时,机器人手爪能精确定位。(6)程序模板导入I/O配置完成后,将程序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”按钮,之后可在程序模块界面中进行加载流程参照任务五。2)机器人运行时,运动精度高、速度平稳。3)保证所装配零件间的精度要求。(2)程序编写装配工作站程序由主程序(main)、初始化子程序(rIntiall)、拾取外工件子程序(rPick1)、拾取内工件子程序(rPi
11、ck)、放置内外工件子程序(rPlaceHe)、夹持装配完成工件子程序(rhe)、放置料仓子程序(rPlase、rPlase1、rPlase2)组成。另外,为示教方便,程序中还建立了两个位置示教程序Path_10和Path_20。程序中还建立了以下相关变量:计数器(nCount)、外工件取件标志(po)、内工件取件标志(pq)、相邻物料在Y轴方向上的偏移距离(nYoffset)、相邻物料在Z轴方向上的偏移距离(nZoffset)。机床上下料工作站的控制流程图如图11-9所示。图11-9机床上下料工作站的控制流程图主程序如下所示: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,
12、需要示教原位点“pHome”、拾取外工件基准点“Pick1”、拾取内工件基准点“Pick2”、拾取工件装配放置点“Phe”、夹持工件基准点“Pick3”、夹持放置基本点“Plase”。在例行程序中有两个专门用于示教基准目标点的程序Path_10()和Path_20(),在程序编辑器菜单中找到该程序,如图11-10所示。示教目标点时,需要注意,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。示教pHome点使用tGripper和Wobj0,如图11-11所示。图11-10示教目标点程序图11-11pHome点的示教位置图
13、11-12Pick1点的示教位置图11-13Pick2点的示教位置图11-14Phe点的示教位置图11-15Pick3点的示教位置移动到Pick1位置后将吸盘置为1,如图11-12所示,控制吸盘将外工件拾取,其拾取位置如图11-15所示,同理完成其他各点的示教任务,如图11-13图11-16所示。完成示教基准点之后,将工作站复位,单击仿真播放按钮,查看工作站运行状态,如图11-17所示。查看运行状态是否正常,若正常则保存该工作站。图11-16Plase点的示教位置图11-17复位仿真工作站状态数组的应用在定义程序数据时,可以将同种类型、同种用途的数值存放在同一个数据中,当调用该数据时需要写明索引号来指定调用的是该数据中的哪个数值,这就是所谓的数组。在RAPID 中,可以定义一维数组、二维数组和三维数组。(1)一维数组示例(3)三维数组示例(2)二维数组示例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。
