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高校教学试验设备

三维数控工作台 可实现二次开发数控台 教学开发研究数控工作台

发布时间:2013-11-01 14:26:38
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简要概况:三维数控工作台 可实现二次开发数控台 教学开发研究数控工作台
详细描述

三维数控工作台 可实现二次开发数控台 教学开发研究数控工作台

  一、工作要求:1、采用超声波检测(UT)方法对飞机的各种小型零部件进行无损扫描检测。  2、 探伤范围:X , Y , Z 轴的有效行程分别为800mm ,600mm 和 400mm 。在 Z 轴下端上装配  旋转超声探头。探头旋转角度是 0~360°。  3、  工件形状:工件形状包含圆弧、直线、曲面等各种元素,所以要求机器人能够方便实现空间插补。  4、  定位精度及分辨率:重复定位度为±0.05mm,系统分辨率0.01 mm  5、 控制系统:系统要求能够对检测数据要进行分析处理,包括显示出探伤扫描图像、滤波、增强  放大、旋转、特征提取、将探伤结果打印或上传给上位机、位置标记 等。同时要求系统能够根据工件的图纸生成可执行的运动控制文件。  二、机器人组成:       该机器人由安装架、机器人定位系统、伺服驱动系统、末端检测设备(相机)、控制系统等组成。       1、机器人安装架  检测室的运动速度较慢,负载较轻,使用铝型支架就可以了。  2、机器人定位系统  机器人定位系统是整台设备的核心,为德国BAHR公司产品, X,Y,Z三坐标均选择为同步齿形带传动,单坐标重复定位精度为0.05mm,最快直线运动速度:1000mm/s。  其中X坐标轴为两根长度为1200mm,跨度为800mm的定位系统ELZ40,由同步传输器保证两根定位系统运动的同步,由一台400W伺服电机驱动。出于驱动扭矩及惯量的匹配,需要配一台行星减速机。  Y轴选用ELZ40和ELR40定位单元,由于结构要求,两个定位单元上下并排放置。ELZ40为主驱动结构,ELR40位辅助结构。两根定位系统由一台400W伺服电机驱动,出于驱动扭矩及惯量的匹配,需要配一台行星减速机。  Z轴选用ELSZ40定位系统单元,出于安装考虑,滑块需要延长,并与Y轴滑块固定在一起。,驱动定位体的伺服电机驱动和滑块安装在一起。。实际应用中我们选择了一台400W带抱闸的伺服电机,匹配了一台行星减速机。  旋转轴安装在Z轴的末端,于一台微型伺服电机带动一台精密行星减速机形成,超声波探头安装在减速机的输出端,随减速机的旋转而旋转。  3、伺服驱动系统  选用具有总线功能伺服电机。每个运动轴配有一台伺服电机及一台精密减速机,四个运动轴,共四套伺服电机和四台减速机,其中垂直运动轴为带抱闸伺服电机。  4、探伤系统  该部分由超声波探头、数据处理模块辅助水槽等组成。  5、控制系统  控制系统由PLC、触摸屏组成。该系统拥有强大的Profibus通讯功能。能够将数据实时传输给以太网,能够将控制指令以总线的方式发送给伺服电机,使整个的运动相当流畅。该系统可预置多种工件的程序,更换品种时可在触摸屏上调用相应程序。  6、安全防护装置  该机具有故障提示及报警功能,并且每次出现故障时都能准确的反映出故障具体位置,便于迅速排除故障,主要包括:机器人碰撞保护功能;工件安装到位检测;光幕安全保护。

引言

    机械手在自动化车间中用来运送物料,从事焊接、喷漆、装配等工艺操作,可将操作工人从繁重、单调、重复的体力劳动中解放出来。特别是在高温、危险、有害的作业环境(放射性、有毒气体、粉尘、易燃、易爆、强噪声等)中,可用机械手代替人的部分操作。目前,机械手已广泛应用于铸造、锻造、冲压、切削加工、喷漆、装配等各种工艺过程中。本文介绍一种执行机构由电动机和液压缸组成,采用PLC控制的机械手控制系统的设计。 

1 机械手结构及动作

    本机械手用于生产线上工件的自动搬运,其结构如图1所示。由A、B两个液压缸完成工件的夹紧和提升的动作。A缸通过一个单电两位四通电磁换向阀控制工件的夹紧、放松。B缸通过一个双电两位四通电磁换向阀控制机械手的升降;由小车实现机械手的移动。该小车用两台电动机驱动,一台是高速,一台是慢速。当小车前进时以慢—快一陧的形式行进,返回时以慢—快一慢的形式后退。当工件从输送带输送到机械手的下方时,工件碰压行程开关SQ1,B缸活塞杆伸出,带动机械手下降,下降至终点碰压行程开关SQ3,与机械手夹钳相联的A缸活塞杆收进.机械手将工件夹紧;当工件夹紧到位时,行程开关SQ5动作,B缸的活塞杆收进,把工件提升;当工件提升至最高位置时碰压行程开关SQ4,启动小车向右慢速行走;当小车碰压行程开关SQ7时,转为快速行走;接近终点时,小车碰压行程开关SQ8,转为慢速行走;行至右边终点碰压行程开关SQ9,小车停止前进;停留5秒后,B缸活塞杆再次外伸,机械手下降至终点,A缸活塞杆外伸,动夹钳松开,将工件放下;然后,机械手上升,小车以慢一快一慢的运动形式沿原路返回,恢复到图中所示的原点位置。

 

    图1 机械手结构示意图

2 系统硬件设计

    包括主电路和控制电路的设计。主电路中有二台电动机,即慢速电机和快速电机,分别拖动小车慢行和快行。其控制如下:慢速电动机M1由接触器KM1、KM2分别控制其正转和反转;快速电动机M2由接触器KM3、KM4分别控制其正转和反转。控制电路设计主要是PLC输入、输出接线图的设计,按照机械手控制和工艺流程的要求,科学地选择控制方案.确定PLC型号和传感器,合理地分配输入、输出点.得到图2所示的PLC输入、输出接线图。

 

图2 PLC加接线不意图

    图中,设置9个行程开关SQ1-SQ9用于检测工件、小车、机械手的位置以及机械手夹钳的夹紧、放松状态,并对系统实施控制。其中SQ1为工件是否到位检测开关;SQ2为小车原位检测开关;SQ3、SQ4分别为机械手下降、上升是否到位检测开关;SQ5、SQ6分别为机械手夹紧、放松检测开关;SQ7、SQ8分别为小车运动速度转换开关;SQ9为小车运动停止开关。

    为了便于生产加工和维修、调整,设置了工作方式选择开关SA。当开关置于“自动”位时,从工件通过输送带输送到机械手下方开始,到机械手将工件搬运到指定位置卸下,并返回原位等待下一个工件到来,全部自动进行:置于“手动”位时,通过按钮SB1一SB7对机械手的升降,夹钳的放松、夹紧,小车的进退和运动速度等各动作流程进行点动控制。其中SB1、SB2分别为下降、上升按钮;SB3为夹钳放松按钮;SB4、SB5分别为小车慢进、慢退按钮;SB6、SB7分别为小车快进、快退按钮。当机械手在工作中途因停电或自动控制系统发生故障时,可点动复位。

    接触器KM1~KM4的线圈接到PLC输出端,控制小车的进退和运动速度;电磁线圈YA1~YA3控制机械手的放松及升降运动。设置了指示灯HLl~HL8,用以指示机械手的升降、夹钳的松紧、小车的进退及运动快慢等工作状态。

 

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