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标题 基于KUKA工业机器人“U”盘自动上料工作站的设计
范文

    程振中

    

    

    

    摘 要 本文重点内容是为U盘组装生产线设计工业机器人自动上料工作站,利用快换工具实现对U盘芯片、U盘壳、U盘冒的自动上料,通过SIMATIC S7-1200控制下的丝杠将U盘物料送至下游的产线进行组装。设计的工作站运行效果良好,可以代替人工上料,减少用工量,节约了用工成本。

    关键词 工业机器人 自动上料 快换工具 SIMATIC S7-1200

    中图分类号:TP242文献标识码:A

    0前言

    U盘的装配包括U盘芯片、U盘壳、U盘冒,三部分装配在一起。传统的“小作坊式”的生产主要依靠人工生产,人工参与的部分包括人工点胶、人工装配、人工打标、人工装盒等。随着人力成本的提高,由大量人工参与生产的利润空间在逐步萎缩。机器换人,减少用工量,提高生产效率是自动化改造传统生产线的目標。本文研究重点是借助工业机器人技术、工业控制技术实现U盘芯片、U盘壳和U盘冒的自动化上料,是实现自动化点胶、自动化装配、自动化贴标的前提。

    1项目实施

    1.1系统框图

    U盘自动上料工作站是工业机器人技术、工业控制技术的综合应用,设计的系统功能图如图1所示。

    1.2硬件搭建和设计

    1.2.1 PLC的I/O接线

    PLC的I/O接线主要考虑与KUKA I/O板的数字量信号连接,PLC输入包括PLC初始化命令(DO7接I0.1)、PLC停止命令(DO8接I0.2)、丝杠运动到下料位命令(DO9接I0.3)、丝杠运动到载料位命令(DO10接I0.4);PLC输出包括PLC初始化完成(Q0.5接DI7)、丝杠运动到下料位完成信号(Q0.6接DI8)、丝杠运动到载料位完成信号(Q0.7接DI9)、2#机器人取料完成信号(Q8.2接DI10)。PLC的I/O接线如图2所示。

    1.2.2工业机器人的I/0接线

    KRC4控制柜的X12端是工业机器人的IO板接口,工业机器人IO接线主要考虑的是与PLC的连接、工业机器人夹具的信号连接、外部控制按钮的信号连接。工业机器人IO板的接线图如图3所示。

    1.3程序设计

    1.3.1机器人程序设计

    机器人程序设计采用结构化编程方法,建立多个全局子程序,方便程序的移植和修改。根据工作要求,建立的程序架构如图4所示。

    banyun()工作执行程序中主要应用二维数组、for嵌套循环、相对运动指令实现对行列上物品的抓取。

    1.3.2 PLC程序设计

    PLC程序设计主要是对丝杠轴的组态和编程,通过TIA软件对驱动器的设置。调用相应的指令库完成对轴的复位、使能、回原点、绝对定位(包括载料位的位置、下料位的位置)的编程。运动控制指令“MC_MoveAbsolute”启动轴定位运动,以将轴移动到某个绝对位置。本例程中设置%MD60=5000是载料位置、%MD60=60000是卸料位置。

    2安装调试

    根据硬件设计和软件设计内容,搭建U盘自动上料工作站,在手动调试,确保安全无误后,采用自动运行模式,速度降低到30%以下运行程序,可以实现良好的运行效果。运行结果如图5所示。

    3结束语

    U盘自动上料工作站综合利用工业机器人技术、工业控制技术、机电一体化技术,实现U盘芯片、U盘壳、U盘冒的自动上料。该设计方案是校企深度融合、中德国际职业教育合作背景下的成果,本人作为该方案的主要负责人之一,目前正在申请该设计的发明专利。该设计方案如果投产还需进一步完善,比如在自动上料工作站的上游,增加导轨式移动工业机器人,增加物料货架,利用移动机器人将物料货架上的U盘托盘搬运至上料工作站等。在投产时还需考虑设备成本因素,投入工业机器人和传统机电一体化设备的比例问题。

    参考文献

    [1] 西门子中国有限公司.深入浅出西门子S7-1200 PLC[M].北京:北京航空航天大学出版社,2019.

    [2] 海伯勒·格雷格尔等.机电一体化图表手册[M].周正安译.长沙:湖南科学技术出版社,2014.

    [3] 徐文.KUKA工业机器人编程与实操技巧[M].北京:机械工业出版社,2017.

    [4] 余任冲.工业机器人应用案例入门[M].北京:电子工业出版社,2015.

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更新时间:2025/3/13 14:14:03