《工業(yè)機(jī)器人在拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化改造中的應(yīng)用》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《工業(yè)機(jī)器人在拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化改造中的應(yīng)用（3頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、工業(yè)機(jī)器人在拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化改造中的應(yīng)用 摘要：為了提升流水線(xiàn)作業(yè)能力，提出應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化改造的解決方案。所提改造方案選擇我國(guó)自主研發(fā)的ER50?C20工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，通過(guò)實(shí)地考察拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)環(huán)境，對(duì)工業(yè)機(jī)器人安裝方位、工業(yè)機(jī)器人操作范圍、產(chǎn)品傳動(dòng)空間和產(chǎn)品搬運(yùn)方位等生產(chǎn)線(xiàn)布局進(jìn)行了改造，使用ROBOGUIDE軟件對(duì)工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化加工進(jìn)程進(jìn)行編程，并給出控制工業(yè)機(jī)器人動(dòng)作的控制函數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，經(jīng)改造后，拖拉機(jī)變速箱自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)負(fù)荷大幅度降低，產(chǎn)品質(zhì)量得到了改進(jìn)?34；TP242.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004?373X〔

2、2021〕20?0114?03Abstract：Inordertoimprovetheoperationalcapabilityoftheassemblyline，asolutionofapplyingindustrialrobotstoautomationreconstructionofthetractorgearboxproductionlineisproposed.Inthesolution，theER50?C20industrialrobotresearchedanddevelopedinChinaisselectedfortheautomationproduction.Theprod

3、uctionlinelayoutcontaininginstallationpositionandoperationrangeofindustrialrobots，productgearingspace，andproducttransportationorientationwasreconstructedaccordingtotheon?the?spotinvestigationresultoftractorgearboxproductionlineenvironment.TheROBOGUIDEsoftwareisusedtocompiletheprogramfortheautomation

4、processingprocedureofindustrialrobot，andthecontrolfunctionthatcontrolsindustrialrobotmotionisgiven.Theexperimentalresultsshowthatthetheproductionloadofthereconstructedtractorgearboxautomationproductlineisgreatlyreduced，andtheproductqualityhasbeenimproved.Keywords：industrialrobot；tractorgearbox；produ

5、ctionline；automationreconstruction0引言拖拉機(jī)變速箱是實(shí)現(xiàn)車(chē)輪傳動(dòng)的主要結(jié)構(gòu)之一，是承擔(dān)零件機(jī)械能量的根底設(shè)備，變速箱生產(chǎn)質(zhì)量關(guān)系著拖拉機(jī)是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行。為了滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)需要保質(zhì)保量地生產(chǎn)多種型號(hào)、品類(lèi)以及批號(hào)的變速箱，通常采用流水線(xiàn)作業(yè)【1】，以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化水平?jīng)Q定著流水線(xiàn)作業(yè)能力。拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化是指用生產(chǎn)參數(shù)限制生產(chǎn)進(jìn)程，構(gòu)造特定結(jié)構(gòu)及功能的拖拉機(jī)變速箱產(chǎn)品【2】。在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，需要不斷控制生產(chǎn)參數(shù)并反響產(chǎn)品性質(zhì)，減少結(jié)構(gòu)及功能偏差【3】。工業(yè)機(jī)器人在近些年來(lái)不斷在工業(yè)加工領(lǐng)域中發(fā)揮作用，其快速、智能、

6、精準(zhǔn)、環(huán)保數(shù)控加工優(yōu)勢(shì)為生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化改造提供了優(yōu)質(zhì)解決方案，不但能節(jié)省用工開(kāi)支【4】，還能提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品制造工藝，是未來(lái)工業(yè)加工領(lǐng)域的必備設(shè)施。為了提高拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品制造工藝，應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化改造【5】，改變低能、剛性生產(chǎn)能力，適應(yīng)科技社會(huì)開(kāi)展和市場(chǎng)需求。1工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化改造中的應(yīng)用1.1改造后的生產(chǎn)線(xiàn)布局應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，由自動(dòng)化生產(chǎn)儀器、傳動(dòng)線(xiàn)以及各類(lèi)傳感器構(gòu)成【6】。工廠環(huán)境決定著這個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的布局，通過(guò)實(shí)地考察拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)環(huán)境，對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)布局進(jìn)行規(guī)劃。工業(yè)機(jī)器人與其他自動(dòng)化生產(chǎn)儀器不能出現(xiàn)干預(yù)【7】，以

7、防止平安事故。傳動(dòng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡受限于變速箱高度，需要保證在傳動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)品位置的絕對(duì)穩(wěn)定，產(chǎn)品搬運(yùn)方位應(yīng)滿(mǎn)足最小傳動(dòng)空間[8]。生產(chǎn)線(xiàn)整體布局不可過(guò)于松散，各個(gè)儀器間的連接應(yīng)考慮到最短接線(xiàn)原那么，同時(shí)合理安排儀器數(shù)量與實(shí)際使用功率，以節(jié)省生產(chǎn)開(kāi)支。容易產(chǎn)生干擾的儀器應(yīng)被隔離，切勿與工業(yè)機(jī)器人過(guò)于貼近。根據(jù)上述生產(chǎn)線(xiàn)布局規(guī)劃要求，給出拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化改造下的生產(chǎn)線(xiàn)布局，如圖1所示。圖1中，1號(hào)位和2號(hào)位共同組成產(chǎn)品傳動(dòng)空間，1號(hào)位是傳動(dòng)主機(jī)，2號(hào)位是傳動(dòng)控制平臺(tái)，3號(hào)位是拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)流水線(xiàn)作業(yè)平臺(tái)，4號(hào)位放置變速箱零件托盤(pán)，5號(hào)位安裝是托盤(pán)放行儀器，6號(hào)位是工業(yè)機(jī)器人安裝方位

8、。傳動(dòng)主機(jī)將生產(chǎn)零件傳送到作業(yè)平臺(tái)前端，送至4號(hào)位托盤(pán)中，工業(yè)機(jī)器人對(duì)托盤(pán)零件進(jìn)行加工，傳感器將不斷向控制平臺(tái)發(fā)送加工情況，待監(jiān)測(cè)到變速箱加工后，傳動(dòng)控制平臺(tái)開(kāi)啟托盤(pán)放行儀器，將產(chǎn)品搬運(yùn)到目標(biāo)方位[9]。1.2工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化生產(chǎn)中的應(yīng)用傳動(dòng)控制平臺(tái)給出工業(yè)機(jī)器人的操作標(biāo)準(zhǔn)都是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)編寫(xiě)的，編程軟件為ROBOGUIDE，其可進(jìn)行機(jī)器人離線(xiàn)三維仿真編程，應(yīng)用界面友好，能夠給出精確的操作周期，保證操作標(biāo)準(zhǔn)可行性。工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行拖拉機(jī)變速箱的自動(dòng)化加工分5步進(jìn)行，依次是：確定待加工零件方位、抓取待加工零件、取料、放料、旋轉(zhuǎn)加工。圖2、圖3是工業(yè)機(jī)器人對(duì)待加工零件和變速箱配料的操作示意圖，工

9、業(yè)機(jī)器人收到傳動(dòng)控制平臺(tái)的上料指示，抓取相應(yīng)的待加工零件和配料，下料后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加工。當(dāng)傳感器采集數(shù)據(jù)提示配料缺乏時(shí)，上料指示燈亮起，再次進(jìn)行取料和放料操作，一個(gè)拖拉機(jī)變速箱加工完成后，放行儀器開(kāi)啟。1.3工業(yè)機(jī)器人動(dòng)作控制工業(yè)機(jī)器人的型號(hào)很多，經(jīng)過(guò)多方比照，采用ER50?C20型號(hào)的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)自動(dòng)化改造。ER50?C20由我國(guó)自主研發(fā)，額定載荷高于50kg，機(jī)器人操作臂的最大能動(dòng)距離為2.2m，手臂長(zhǎng)為1m，操作界面友好、編程簡(jiǎn)易、維修簡(jiǎn)單，能夠完全接受傳動(dòng)控制平臺(tái)的管控，與控制儀器兼容性良好。ER50?C20工業(yè)機(jī)器人的操作臂擁有6個(gè)自由度，能夠進(jìn)行零件搬移、配料抓取、切

10、割、雕刻、水磨等操作，運(yùn)動(dòng)控制誤差低于0.1mm，最大旋轉(zhuǎn)角度為480。由于工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行拖拉機(jī)變速箱加工時(shí)采用的是笛卡爾坐標(biāo)系，但自由度旋轉(zhuǎn)卻是以世界坐標(biāo)系為基準(zhǔn)的，所以在控制工業(yè)機(jī)器人加工動(dòng)作時(shí)需要先描述笛卡爾坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的換算關(guān)系。設(shè)任意點(diǎn)[P]位于笛卡爾坐標(biāo)系[A]中，[P]點(diǎn)坐標(biāo)向量為[Ap=[px，py，pz]]。設(shè)點(diǎn)[B]是工業(yè)機(jī)器人的目標(biāo)移動(dòng)點(diǎn)，[B]是世界坐標(biāo)系，[B]點(diǎn)在世界坐標(biāo)系的坐標(biāo)向量為[Bb=[xB，yB，zB]]，坐標(biāo)系[A]，[B]的換算關(guān)系見(jiàn)圖4。由圖4可知，[P]點(diǎn)在笛卡爾坐標(biāo)系的x軸延長(zhǎng)線(xiàn)正好經(jīng)過(guò)[B]點(diǎn)所處世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)，那么ER50?C20工業(yè)

11、機(jī)器人從[P]點(diǎn)移動(dòng)到[B]點(diǎn)所經(jīng)歷的動(dòng)作控制過(guò)程可用一個(gè)齊次變換矩陣表示，如下：2實(shí)驗(yàn)分析生產(chǎn)負(fù)荷是生產(chǎn)工程一個(gè)特定周期內(nèi)產(chǎn)品總產(chǎn)量與預(yù)計(jì)產(chǎn)量的比值，可以用來(lái)評(píng)估生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)能力和盈利情況。在使用ER50?C20工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化改造前，我國(guó)江蘇某工業(yè)加工企業(yè)生產(chǎn)的拖拉機(jī)變速箱有3種型號(hào)，其生產(chǎn)負(fù)荷如表1所示〔表中數(shù)據(jù)為該企業(yè)2021年全年統(tǒng)計(jì)量〕。經(jīng)過(guò)ER50?C20工業(yè)機(jī)器人改造拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化水平之后，使用改造方案進(jìn)行6個(gè)月的試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，試運(yùn)行期間的用工本錢(qián)降低至去年同期的[23]，產(chǎn)品加工精度不斷增高，產(chǎn)品質(zhì)量得到了大幅度提升。假設(shè)改造后每個(gè)

12、月的產(chǎn)量相等，將試運(yùn)行期間產(chǎn)量換算至全年產(chǎn)量，計(jì)算生產(chǎn)負(fù)荷，如表2所示。改造后拖拉機(jī)變速箱的單件平均加工時(shí)間有所縮短，年產(chǎn)量由原來(lái)的每種類(lèi)型4500臺(tái)上升至8000臺(tái)，生產(chǎn)負(fù)荷得到顯著提升，證明了ER50?C20工業(yè)機(jī)器人在拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化改造應(yīng)用中的可行性。3結(jié)論本文探討了工業(yè)機(jī)器人在拖拉機(jī)變速箱生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化改造中的應(yīng)用，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)證明。得出本文給出的改造方案不但能提高加工企業(yè)自動(dòng)化水平，增益企業(yè)生產(chǎn)能力和利潤(rùn)，也對(duì)未來(lái)工業(yè)企業(yè)開(kāi)展奉獻(xiàn)了強(qiáng)有力的資源。參考文獻(xiàn)【1】趙克轉(zhuǎn)，徐澤宇.一種新型工業(yè)機(jī)器人六維力傳感器設(shè)計(jì)研究[J].傳感器與微系統(tǒng)，2021，34〔5〕：5?7.【2】肖超

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