冲压线中机器人与压机的动作协调不仅是生产线整线控制的基础,而且是开展机器人工作空间分析和轨迹规划等工作的前提。并且工业机器人与成套装备协调作业技术的研究也是我国工业机器人产业化进程中需要攻克的难题,因此,研究机器人与压机的动作协调方法具有实际意义。
目前,我国的机器人自动化冲压生产线中,机器人与压机的运动协调关系多为静态配合方式。该配合方式具有简单有效、安全性和可靠性高的优点。但是,在此配合方式下,压机滑块必须在上死点静止时,机器人才能进行上下料操作,导致生产效率低;压机必须等待机器人,因而压机的运行时断时续,增加了压机的离合器、抱闸的动作频率,降低了使用寿命。
统计数据显示,在冲压生产中,仅有不足10%的时间用于对工件进行冲压加工,其余时间均用于工件搬运与等待搬运中。为克服静态配合的局限性,本文提出一种简便、快捷的新方法—“时间等分一动作匹配”法,该方法充分利用了压机滑块在上下料干涉高度(简称“干涉高度”)以上的运行时间,消除了压机的等待时间,提高了生产效率。
“时间等分一动作匹配”法
所谓“时间等分一动作匹配”法,即首先按划分原则将压机和机器人的动作分别划分成相等的份数,然后按匹配原则将机器人动作与压机动作相匹配,以协调生产线中机器人与压机的动作。
1、1 划分原则
原则一:“木桶原则”。
虽然每台压机的循环周期和每台机器人的循环周期都是越小越好,但是决定冲压线生产节拍的关键设备是“最慢压机”和“最慢机器人”。将两者中最慢的周期作为整线压机与机器人的共同周期。该周期为生产线所能达到的最快周期。
原则二:将压机滑块在干涉高度以上的运行时间作为压机动作划分的基准。
该方法中的动作匹配是基于整份动作而言的,按时间均分压机动作时,压机滑块在干涉高度以上的运行时间(t1)必须为一份时间(t=T/n,n为总份数)的整数倍(t1 = kt , k为正整数)。如果k不能恰好取整数,需将干涉高度上方附近某一高度作为划分的界限,使得k取整。
原则三:将机器人上下料操作的时问作为机器人动作划分的基准。
机器人在压机内动作包括机器人在上位压机内的取料动作(进模、吸料、出模动作)和在下位压机内的放料动作(进模、放料、出模)。因该方法中的动作匹配是基于整份动作而言的,按时间均分机器人动作时,机器人在压机内动作的时问(t2)必须为一份时间(t=T/n)的整数倍(t2=mt,m为正整数)。如果m不能恰好取整数,需将压机与机器人干涉临界点以外某一接近点作为划分的界限,使得m为整数。
机器人的取(放)料动作至少占一份,并且取料动作与放料动作不能完全重合,因此,可以确定m的取值范围为:2
k,m的取值较小时,划分份数会减少,动作协调方案也会相应地减少;k、m的取值较大时,划分份数会增加,动作协调方案也会相应地增加。应根据实际生产要求及工艺来确定恰当的取值。
1.2动作匹配原则
原则一:上、下位机器人取放料有序。
对于同一台压机而言,在上位机器人放料之前,下位机器人必须将上一工作循环中加工好的坯料取走,防止相邻机器人之间干涉,并且要将相邻机器人的安全距离考虑在内,相邻机器人的最小距离要大于安全距离。
原则二:压机滑块在干涉高度以上运行时允许机器人进行上下料操作。
由于机器人不能与压机发生干涉,所以机器人进行上下料操作时压机滑块必须在干涉高度之上。
原则三:“链轮链条”原则。
机器人与压机的动作都是循环进行的,只要将机器人的一个动作与压机的某个动作相匹配,其余动作将按时间顺序依次匹配。该原则可以用链轮链条的运动现象予以形象描述:压机的每份动作可以看作链轮的一个“齿”;机器人的每份动作可以看作链条的一个“链节”。当链轮的一个“齿”与链条的一个“链节”啮合后,链轮链条运动时,其余的“齿”与“链节”将自动啮合。压机与机器人动作的匹配就像链轮与链条的啮合,只是这种“啮合”是遵循匹配原则的“啮合”。 由大天加工中心http://www.hzdtsk.com 整理发表