工业机器人技术及应用第6章.ppt

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工业机器人技术及应用码垛机器人及其操作应用讲授王兴章节目录 6 1码垛机器人的分类及特点 6 2码垛机器人的系统组成 6 3码垛机器人的作业示教思考练习学习目标导入案例扩展与提高本章小结课堂认知 6 4码垛机器人的周边设备 6 4 1周边设备 6 4 2工位布局 1 35 课前回顾所处位置如何准确移动搬运机器人进行搬运作业搬运机器人周边设备有哪些课前回顾返回目录 2 35 学习目标所处位置了解码垛机器人的分类及能够识别码垛机器人工作特点站基本构成学掌握码垛机器人的系统组能够进行码垛机器人的简习目成及其功能单作业示教标熟悉码垛机器人作业示教基本流程熟悉码垛机器人周边设备返回目录 3 35 认知目标能力目标导入案例所机器人助力啤酒饮料产业实现码垛自动化处位置随着中国啤酒饮料产业的不断发展以及生产技术装备的不断革新机器人技术在啤酒饮料导包装码垛中也得到了广入案泛的应用同时机器例人技术在医药和消费品领域的应用范围也正逐渐扩大尤其在这些领域至关重要的包装码垛环节中机器人已经在真正意义上成为生产商在包装码垛环节的有力武器返回目录 4 35 6 1码垛机器人的分类及特点码垛机器人具有作业高效码垛稳定等优点解放工人繁重体力劳动已在所各个行业的包装物流线中发挥强大作用其主要优点有处位置占地面积少动作范围大减少厂源浪费课能耗低降低运行成本堂认知提高生产效率解放繁重体力劳动实现无人或少人码垛改善工人劳作条件摆脱有毒有害环境柔性高适应性强可实现不同物料码垛定位准确稳定性高返回目录 5 35 6 1码垛机器人的分类及特点所码垛机器人与搬运机器人在本体结构上没有过多区别通常可认为码垛机处器人本体较搬运机器人大在实际生产当中码垛机器人多为四轴且多数带有辅位置助连杆连杆主要起到增加力矩和平衡的作用码垛机器人多不能进行横向或纵向移动安装在物流线末端常见的码垛机器人结构多为关节式码垛机器人摆臂式码垛机器人和龙门式码垛机器人课堂认知关节式码垛机器人龙门式码垛机器人摆臂式码垛机器人返回码垛机器人分类目录 6 35 6 2码垛机器人的系统组成通常码垛机器人主要有操作机控制系统码垛系统气体发生装置液压发所生装置和安全保护装置组成处位置 3 6 1 2 5 课堂认 4 知 7 1 机器人控制柜 2 示教器 3 气体发生装置 4 真空发生装置 5 操作机 6 夹板式手爪 7 底座码垛机器人系统组成返回目录 7 35 6 2码垛机器人的系统组成关节式码垛机器人常见本体多为4轴亦有5 6轴码垛机器人但在实际包所装码垛物流线中5 6轴码垛机器人相对较少码垛主要在物流线末端进行工作处位 4轴码垛机器人足以满足日常码垛置课堂认知 KUKAKR700PA FANUCM 410iB ABBIRB660 YASKAWAMPL80 四巨头码垛机器人本体返回目录 8 35 6 2码垛机器人的系统组成常见码垛机器人的末端执行器有吸附式夹板式抓取式组合式所处位吸附式在码垛中吸附式末端执行器主要为气吸附广泛应用于医药食品置烟酒等行业夹板式夹板式手爪是码垛过程中最常用的一类手爪常见的有单板式和双板式主要用于整箱或规则盒码垛夹板式手爪加持力度较吸附式手爪大并且课两侧板光滑不会损伤码垛产品外观质量单板式与双板式的侧板一般都会有可堂认旋转爪钩知爪钩 b 双板式 a 单板式返回夹板式手爪目录 9 35 6 2码垛机器人的系统组成常见码垛机器人的末端执行器有吸附式夹板式抓取式组合式所处位抓取式抓取式手爪是一种可灵活适应不同形状和内含物的包装袋置组合式组合式是通过组合获得各单组手爪优势的一种手爪灵活性较大各单组手爪之间既可单独使用又可配合使用可同时满足多个工位的码垛课堂认知吸盘爪钩抓取式手爪组合式手爪搬运码垛机器人主要包括机器人和码垛系统组成机器人由搬运机器人本体及完成码垛排列控制的控制柜组成码垛系统中末端执行器主要有吸附式夹板式抓取式和组合式等形式返回目录 10 35 6 3码垛机器人的作业示教码垛机器人是在物流生产线末端取代人工或码垛机完成工件的自动码垛功能所主要适应对象为大批量重复性强或是工作环境具有高温粉尘等条件恶劣情况处位具有定位精确码垛质量稳定工作节拍可调运行平稳可靠维修方便等特点置 TCP确定对码垛机器人而言以末端执行器不同而设置在不同位置就吸附式而言其 TCP一般设在法兰中心线与吸盘所在平面交点的连线上并延伸一段距离距离的长课堂短依据吸附物料高度确定夹板式和抓取式的TCP一般设在法兰中心线与手爪前端认面交点处而组合式TCP设定点需依据起主要作用的单组手爪确定知物料工具中心在法兰中心高度线与吸盘平面的交点的连线上并延伸距离 TCP 等同于物料高度处吸盘式TCP 返回生产再现目录吸盘式TCP点及生产再现 11 35 6 3码垛机器人的作业示教 TCP确定所对码垛机器人而言以末端执行器不同而设置在不同位置就吸附式而言其处位 TCP一般设在法兰中心线与吸盘所在平面交点的连线上并延伸一段距离距离的长置短依据吸附物料高度确定夹板式和抓取式的TCP一般设在法兰中心线与手爪前端面交点处而组合式TCP设定点需依据起主要作用的单组手爪确定课堂认知工具中心在法兰中心线与手爪前端面的交点处 TCP 抓取式TCP 生产再现抓取式TCP点及生产再现返回目录 12 35 6 3码垛机器人的作业示教所以袋料码垛为例选择关节式 4轴末端执行器为抓取式采用在线示教处方式为机器人输入码垛作业程序以A垛码垛为例展开位置课堂认 C 程序点8 知程序点1 程序点7 A 程序点5 程序点6 程序点2程序点4 程序点3 B 码垛机器人运动轨迹图例返回目录 13 35 6 3码垛机器人的作业示教程序点说明所处位置程序点说明抓手动作程序点说明抓手动作课程序点1 机器人原点程序点5 码垛中间点抓取堂认知程序点2 码垛临近点程序点6 码垛作业点放置程序点3 码垛作业点抓取程序点7 码垛规避点程序点4 码垛中间点抓取程序点8 机器人原点返回目录 14 35 6 3码垛机器人的作业示教所处位登陆程序点8 示教前的准备设定码垛条件置登陆程序点7 新建一个程序运行确认跟踪课堂认知登录程序点1 登陆程序点6 再现码垛登录程序点2 登录程序点5 登录程序点3 登录程序点4 返回码垛机器人作业示教流程目录 15 35 6 3码垛机器人的作业示教 1 示教前的准备所处 1 确认自己和机器人之间保持安全距离位置 2 机器人原点确认 2 新建作业程序课点按示教器的相关菜单或按钮新建一个作业程序如 Spot sheet 堂认知 3 程序点的登录在示教模式下手动操作移动关节式码垛机器人轨迹设定程序点1至程序点8 程序点1和程序点8设置在同一点可提高作业效率此外程序点1至程序点8需处于与工件夹具互不干涉位置返回目录 16 35 6 3码垛机器人的作业示教码垛作业示教所处程序点示教方法位置按第3章手动操作机器人要领移动机器人到码垛原点程序点1 插补方式选择 PTP 机器人原点确认并保存程序点1为码垛机器人原点手动操作码垛机器人到码垛作业临近点并调整抓手姿态程序点2 课插补方式选择 PTP 码垛临近点堂确认并保存程序点2为码垛机器人作业临近点认知手动操作码垛机器人移动到码垛起始点且保持抓手位姿不变插补方式选择直线插补程序点3 再次确认程序点保证其为作业起始点码垛作业点若有需要可直接输入码垛作业命令手动操作码垛机器人到码垛中间点并适度调整抓手姿态插补方式选择直线插补程序点4 确认并保存程序点4为码垛机器人作业中间点码垛中间点手动操作码垛机器人到码垛中间点并适度调整抓手姿态插补方式选择 PTP 程序点5 确认并保存程序点5为码垛机器人作业中间点码垛中间点返回目录 17 35 6 3码垛机器人的作业示教所码垛作业示教处位置程序点示教方法手动操作码垛机器人移动到码垛终止点且调整抓手位姿以适合安放工件插补方式选择直线插补程序点6 再次确认程序点保证其为作业终止点码垛作业点若有需要可直接输入码垛作业命令课堂手动操作码垛机器人到码垛作业规避点认程序点7 插补方式选择直线插补知码垛规避点确认并保存程序点7为码垛机器人作业规避点手动操作码垛机器人到机器人原点程序点8 插补方式选择 PTP 机器人原点确认并保存程序点8为码垛机器人原点 4 设定作业条件设定码垛参数码垛参数设定主要为TCP设定物料重心设定托盘坐标系设定末端执行器姿态设定物料重量设定码垛层数设定计时指令设定等返回目录 18 35 6 3码垛机器人的作业示教 5 检查试运行所处位确认码垛机器人周围安全作进行跟踪测试作业程序跟踪测试置 1 打开要测试的程序文件 2 移动光标到程序开头位置课堂认 3 按住示教器上的有关跟踪功能键实现码垛机器人单步或连续运转知 6 再现码垛 1 打开要再现的作业程序并将光标移动到程序的开始位置将示教器上的模式开关设定到再现自动状态 2 按示教器上伺服ON按钮接通伺服电源 3 按启动按钮码垛机器人开始运行返回目录 19 35 6 3码垛机器人的作业示教所码垛机器人编程时运动轨迹上的关键点坐标位置可通过示教或坐标赋值方式进处行设定在实际生产当中若托盘相对较大采用示教方式找寻关键点若产品尺寸位置同托盘码垛尺寸合理采用坐标赋值方式获取关键点采用赋值法获取关键点图中红点为产品的几何中心点即所需找到托盘上表面这些几何点垂直投影点所在位置课堂认知 Z Y X 250 0 300 0 码垛产品返回目录 20 35 6 3码垛机器人的作业示教实际移动码垛机器人寻找关键点时需用到校准针所处位置课堂认知校准针校准针第一层码垛示教完毕第二层只需在第一层基础上Z方向加上相应产品高度即可示教方式如同第一层第三层可调用第一层程序并在第二层基础上加上产品高度以此类推返回目录 21 35 6 4码垛机器人的周边设备与工位布局 6 4 1周边设备所处常见的码垛机器人辅助装置有金属检测机重量复检机自动剔除机倒袋位机整形机待码输送机传送带码垛系统装置等置金属检测机防止在生产制造过程中混入金属等异物需要金属检测机进行流水线检测课重量复检机在自动化码垛流水作业中起到重要作用可以检测出前工序是堂否漏装装多以及对合格品欠重品超重品进行统计进而到达产品质认知量控制金属检测机重量复检机返回目录 22 35 6 4码垛机器人的周边设备与工位布局 6 4 1周边设备所处自动剔除机自动剔除机是安装在金属检测机和重量复检机之后主要用于位剔除含金属异物及重量不合格等产品置倒袋机倒袋机是将输送过来的袋装码垛物按照预定程序进行输送倒袋转位等操作以按流程进入后续工序课堂认知自动剔除机倒袋机返回目录 23 35 6 4码垛机器人的周边设备与工位布局 6 4 1周边设备所整形机主要针对袋装码垛物经整形机整形后袋装码垛物内可能存在的积处位聚物会均匀分散之后进入后续工序置待码输送机待码输送机是码垛机器人生产线的专用输送设备码垛货物聚集于此便于码垛机器人末端执行器抓取可提高码垛机器人灵活性课堂认知整形机待码输送机返回目录 24 35 6 4码垛机器人的周边设备与工位布局 6 4 1周边设备所传送带传送带是自动化码垛生产线上必不可少的一个环节其针对不同的处位厂源条件可选择不同的形式置课堂认知组合式传送带转弯式传送带返回目录 25 35 6 4码垛机器人的周边设备与工位布局 6 4 2工位布局所处码垛机器人工作站布局是以提高生产节约场地实现最佳物流码垛为目的位置实际生产中常见的码垛工作站布局主要有全面式码垛和集中式码垛两种全面式码垛码垛机器人安装在生产线末端可针对一条或两条生产线具有较小的输送线成本与占地面积较大灵活性和增加生产量等优点课堂认知全面式码垛返回目录 26 35 6 4码垛机器人的周边设备与工位布局 6 4 2工位布局所处码垛机器人工作站布局是以提高生产节约场地实现最佳物流码垛为目的位置实际生产中常见的码垛工作站布局主要有全面式码垛和集中式码垛两种集中式码垛码垛机器人被集中安装在某一区域可将所有生产线集中在一起具有较高的输送线成本节省生产区域资源节约人员维护一人便可全课部操纵堂认知返回集中式码垛目录 27 35 6 4码垛机器人的周边设备与工位布局 6 4 2工位布局所按码垛进出情况常见规划有一进一出一进两出两进两出和四进四出等形式处位置一进一出一进一出常出现在厂源相对较小码垛线生产比较繁忙的情况此类型码垛速度较快托盘分布在机器人左侧或右侧缺点是需人工换托盘浪费时间一进两出在一进一出的基础上添加输出托盘一侧满盘信号输入机器人不会停课止等待直接码垛另一侧码垛效率明显提高堂认知一进两出一进一出返回目录 28 35 6 4码垛机器人的周边设备与工位布局 6 4 2工位布局所按码垛进出情况常见规划有一进一出一进两出两进两出和四进四出等形式处位置两进两出两进两出是两条输送链输入两条码垛输出多数两进两出系统不会需要人工干预码垛机器人自动定位摆放托盘是目前应用最多的一种码垛形式也是性价比最高的一种规划形式课四进四出四进四出系统多配有自动更换托盘功能主要应对于多条生产线的中等堂认产量或低等产量的码垛知返回四进四出两进两出目录 29 35 码垛机器人技术新发展所操作机瑞典ABB公司推出全球最快码垛机器人IRB 460 操作节拍可到达每小处时2190次运行速度比常规机器人提升15 作业覆盖范围达到2 4米占地面积位置比一般码垛机器人节省20 德国KUKA公司堆垛机器人KR180 2PAArctic 可在 30 条件下以180kg全负荷进行工作且无防护罩和额外加热装置创造了码垛在寒冷条件下的极限扩展与提高 ABBIRB 460 KR180 2PAARCTIC 返回目录 30 35 码垛机器人技术新发展控制器ABB公司新出品的IRC5控制器不仅继承了前几代控制器在运动控制所处柔性通用性安全性可靠性的优势且在模块化用户界面多机器人控位置制等方面取得全新性突破 KUKA公司出品的KRC4控制器具有高效安全灵活和智能化等优点将安全控制机器人控制运动控制逻辑控制及工艺控制集中在一个开放高效数据标准构架中具有高性能可升级和灵活性等特点扩展与提高 KUKAKRC4 返回 ABBIRC5 目录 31 35 本章小结所码垛机器人四轴占据多数通过这些可进行编写控制的处位轴将码垛末端执行器准确移动到预定空间位置实现物件的置抓取和放置动作按结构形式分码垛机器人可分为龙门式摆臂式和关节式等本码垛机器人作业编程简单运动轨迹作业条件作业章小顺序依旧为重点特别注意码垛之前要输入相应物料指标结参数如重量避免码垛机器人频繁重量报警码垛机器人控制点 TCP 可依据实际条件进行设置吸附式手爪的 TCP多设在法兰中心线与吸盘所在平面交点的连线上并延伸一段距离距离的长短依据吸附物料高度确定夹板式和抓取式手爪的TCP一般设在法兰中心线与手爪前端面交点处以保证示教时TCP点始终在托盘的上表面利于码垛程序的编制返回目录 32 35 思考练习 1 填空所处 1 从结构形式上看码垛机器人可分为和关节位置式码垛机器人 2 码垛机器人常见的末端执行器分和 3 码垛机器人工作站按进出物料方式可分为思考和四进四出等形式练习 2 选择 1 在实际生产当中常见的码垛机器人工作站工位布局是全面式码垛集中式码垛一进一出式码垛两进两出式码垛一进两出式码垛三进三出式码垛 A B C D 2 对医药品码垛工作站而言码垛辅助设备主要有金属检测机重量复检机自动剔除机倒袋机整形机待码输送机传送带码垛系统装置安全保护装置 A B C D 返回目录 33 35 思考练习 3 判断所 1 根据车间场地面积在有利于提高生产节拍的前提下搬运机器人工作处位站可采用L型环状品字一字等布局置 2 关节式码垛机器人本体与关节式搬运机器人没有任何区别在任何情况下都可以互换 3 关于码垛机器人TCP点吸附式多设在法兰中心线与吸盘所在平面交点思的连线上并延伸一段距离使这段距离等同于物料高度而夹板式同抓取式多设在考练法兰中心线与手爪前端面交点处习四综合应用 1 简述码垛机器人与搬运机器人的异同点 2 下图是某食品包装流水生产线主要由产品生产供给线小箱输送包装线和大箱输送包装线等部分构成依图画出A位置码垛运动轨迹示意图按照 2 3 3 2码垛 3 依图并结合A点位置示教过程完成下表请在相应选项下打或选择序号阴影部分为码垛机器人原点产品外观尺寸为1800mm 1200mm 30mm 托盘尺寸为3600mm 3000mm 20mm 返回目录 34 35 思考练习码垛作业示教搬运作业插补方式 A 所处原点中间位作业直线插程序点点规避点临置 PTP 点补近点程序点1 程序点2 思考程序点3 练习程序点4 题4图产品生产供给线小箱输送包装线程序点5 大箱输送包装线程序点6 程序点8 程序点8 程序点9 程序点10 程序点11 程序点12 返回程序点13 目录 35 35

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