德國BERGER LAHR機(jī)器人在涂膠系統(tǒng)中的應(yīng)用

作者：溫海邦
電話：13358850279
摘要：文章主要介紹了德國百格拉公司直角坐標(biāo)機(jī)器人的技術(shù)性能以及其在涂膠行業(yè)的應(yīng)用！
關(guān)鍵詞：直線導(dǎo)軌、二維、三維機(jī)器人、涂膠系統(tǒng)
隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，使得百格拉公司機(jī)器人在碼垛、涂膠、點焊、弧焊、噴涂、搬運(yùn)、測量等行業(yè)有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。本文針對百格拉公司涂膠機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行簡要的介紹。
德國百格拉公司是世界上最著名的機(jī)器人供應(yīng)商之一，生產(chǎn)多種規(guī)格的直線運(yùn)動單元/導(dǎo)軌、步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)、直線電機(jī)和多軸數(shù)控系統(tǒng)。以此為基礎(chǔ)，在短時間內(nèi)可提供各種規(guī)格的線性導(dǎo)軌、二維、三維標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人及用戶專用機(jī)器人和生產(chǎn)線。這些機(jī)器人可以裝備膠槍、通用手爪或?qū)Ｓ霉ぞ撸瓿蓪ぜ耐磕z工作工作。由于百格拉的導(dǎo)軌、驅(qū)動電機(jī)、減速機(jī)和控制系統(tǒng)等所有部件全部自己生產(chǎn)，使得機(jī)器人整體性能更加優(yōu)異。
設(shè)計一個涂膠系統(tǒng)的首要任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人所要完成的工作，先確定機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成。可以是龍門式，掛壁安裝式等。再按工作要求所給出各軸的運(yùn)動行程、負(fù)載、運(yùn)動速度、加速度，動作周期來選每個運(yùn)動軸直線運(yùn)動單元的型號，所配驅(qū)動電機(jī)及所配NEUGART精密行星減速機(jī)的型號。圖1是一個典型的三維機(jī)器人涂膠系統(tǒng)的現(xiàn)場布置情況，圖2是涂膠系統(tǒng)的機(jī)械部分的布置情況。

圖1 圖2
下面即以此系統(tǒng)為例對涂膠系統(tǒng)進(jìn)行深入的闡述。
此系統(tǒng)是來實現(xiàn)汽車的頂棚橫梁和發(fā)動機(jī)蓋的不同型號工件的涂膠工作，首先根據(jù)膠槍的重量來選擇機(jī)器人系統(tǒng)的負(fù)載能力，一般來說，此種膠槍的重量不會很重，所以只要選擇輕負(fù)載能力的導(dǎo)軌系統(tǒng)即可。但是由于工件的數(shù)量比較多（從圖3可以看出此系統(tǒng)是完成7種工件的涂膠和點膠的工作），涂點的數(shù)量也很多，這就要選擇一個高速的涂膠系統(tǒng)，而這正是百格拉導(dǎo)軌系統(tǒng)所具備的特性（百格拉導(dǎo)軌系統(tǒng)可以實現(xiàn)最快5m/s的高速精確定位）。這樣根據(jù)工作頻率的要求即可選出電機(jī)的配置。最后根據(jù)工件的布置情況來選擇導(dǎo)軌的有效行程（工件的布置情況如圖3，有效行程為1200mm*1200mm*300mm）。

圖3
此直角坐標(biāo)機(jī)器人系統(tǒng)在工作臺上安裝圖3中7種工件的夾具。在工作臺上設(shè)有車型按扭，按下相應(yīng)的車型按扭，相對應(yīng)的工件指示燈（按扭式）黃燈亮，同時工件的自動檢測到位開關(guān)開始工作，操作工按相應(yīng)工件裝夾后，工件到位檢測綠燈亮，此時方可按下機(jī)器人起動按扭，機(jī)器開始按程序設(shè)定的相應(yīng)車型的相應(yīng)工件自動點膠；點膠完畢機(jī)器人自動復(fù)位，程序結(jié)束指示燈亮；取下工件后，程序結(jié)束指示燈滅；如果不更改車型或工件型號，系統(tǒng)將默認(rèn)上次程序內(nèi)容進(jìn)行工作直至更改車型或工件；
同時，系統(tǒng)可在不按下車型按扭情況下工作，操作工可自由選擇工件，可單件或幾種工件一起組合，按下相應(yīng)的工件指示燈（按扭式），相應(yīng)工件的自動檢測開關(guān)開始工作，紅燈亮，裝夾好相應(yīng)的工件后，工件到位檢測綠燈亮后，方可按下機(jī)器人起動按扭，機(jī)器人按檢測到的工件自動調(diào)用相應(yīng)的程序自動點膠；點膠完畢機(jī)器人自動復(fù)位，程序結(jié)束指示燈亮；同樣，如果不更改工件號或工件組合，系統(tǒng)將默認(rèn)上次程序內(nèi)容進(jìn)行工作直至更改工件或工件組合；
系統(tǒng)還設(shè)有緊急停止按扭，可手動、自動停止；機(jī)器人支承架工作范圍內(nèi)裝有光柵安全系統(tǒng)，在故障或異常情況下報警信號燈亮，系統(tǒng)緊急停止，在手動狀態(tài)下排除報警后系統(tǒng)方 可繼續(xù)運(yùn)行；有自動記憶功能，在停電或故障情況后可繼續(xù)完成工作。此系統(tǒng)的工藝流程如圖4。

圖4
此涂膠系統(tǒng)的控制部分選用德國Engelhardt公司數(shù)控系統(tǒng)。Engelhardt公
司數(shù)控系統(tǒng)有著如下的特點：
1 有8種操作方式：MDI、程序輸入、圖形功能、單步、自動、外部數(shù)據(jù)通訊、程序管理和示教方式。還可開發(fā)用戶自己的界面。
2 有常用的G代碼：G00、G01、G02、G03、G04、G0、G06。
3 圖形功能：圖形功能非常方便，圖形的開始點通過按鍵可任意移動，圖示有單步圖示，圖示部分程序段和對工件進(jìn)行縮小和放大進(jìn)行圖示。所有功能通過按鍵可以實現(xiàn)
4 最小執(zhí)行單位：X軸1μM，Z軸1μM。
5 有絕對值編程（G90）和增量值編程（G91），軟限位（G67和G68）。
6 有宏指令和參數(shù)編程。CNC有極強(qiáng)的二次開發(fā)能力和高度開放的PLC功能。
7 由于采用高速CPU和段預(yù)讀功能，保持程序段間無停頓，連續(xù)勻速運(yùn)動。
8 用口令來封鎖對機(jī)械數(shù)據(jù)的操作和程序輸入，輸出，刪除，復(fù)制，CNC的操作非常簡便。

CNC硬件上的優(yōu)點：
1 CNC是雙CPU。一個是工業(yè)用MOTOROLA公司的M68000系列32位單片機(jī)。它用于各種插補(bǔ)運(yùn)算。一個是Z80單片機(jī)。它用于圖形和鍵盤功能。
2 采用了超高集成度的門陣列器件使CNC系統(tǒng)器件少，體積小，可靠性高。
3 CNC抗靜電干擾能力是9000V。沈陽第一機(jī)床廠的蔣廠長， 段總和王九峰在參觀ENGELHARDT公司時看到了現(xiàn)場表演。通過10多次不同方位的干擾CNC都正常工作。
接觸式抗靜電放電干擾能力：±9000V（從不同位置連續(xù)數(shù)十次，）
抗電中斷能力：50Hz內(nèi)連續(xù)掉點5Hz后再上電，如此反復(fù)循環(huán)，能正常工作抗電源拉偏：最低到本135VAC，CNC能正常工作。
浪涌抗擾性：4000V。
4 所有18路輸入和18路輸出是光電隔離的。
5 有控制變頻器的D/A轉(zhuǎn)換器。可直接控制變頻器來實現(xiàn)恒線速切削。
6 已經(jīng)帶有手輪脈沖發(fā)生器，CNC和驅(qū)動器的連線都非常簡單。。
7 操作面板上帶有所有手動功能的按鍵。如速度倍率旋鈕，"STOP"鍵，啟動鍵"START"，清除鍵"C"，選參考點鍵，選擇主軸方向鍵,速度鍵，冷卻鍵，刀具鍵和機(jī)床鎖住鍵。不需要再配面板和按鍵了。
8 CNC鍵盤上的按鍵是真正的機(jī)械式開關(guān)。而且鍵盤是防水的。
9 帶手輪脈沖發(fā)生器，每個脈沖可移動1，0.1, 0.01或0.001mm。
此系統(tǒng)對操作員不需要任何編程經(jīng)驗，很復(fù)雜的任務(wù)可以在幾分鐘內(nèi)設(shè)置好。操作員經(jīng)過幾小時的培訓(xùn)就可以完全掌握該系統(tǒng)。
綜上所述，采用百格拉公司的機(jī)器人后使涂膠和點膠的工作效率大為提高。省去大量人力，大量降低成人工成本。該機(jī)器人運(yùn)行一年后就可收回所投入的成本。該機(jī)器人在正常維護(hù)下至少運(yùn)行十年。隨著大批量全自動化涂膠生產(chǎn)線的興起，此涂膠系統(tǒng)將具有更加廣范的市場前景和發(fā)展?jié)摿Γ?/P>