引言

三軸垂直翻轉(zhuǎn)變位機工作站是指由三個變位機組成的聯(lián)動工作站(通常稱為"K 型變位機工作站") , 主變位機控制 A、B工位切換 ,A、B變位機可在工位自由轉(zhuǎn)動 。在聯(lián)動切換時由于工位上都有工件 ,所以要保持A、B工位一直相對處在水平狀態(tài) ,那么主變位機的轉(zhuǎn)速與A、B變位機的轉(zhuǎn)速之間存在一定的關(guān)系 。

1 工作站介紹

1. 1 工作站組成

工作站由電氣控制系統(tǒng) 、ABBIR2600弧焊機器人 、林肯 RD500焊機及機械工裝組成 。 電氣部分主要由一 臺sIMATIC s7- 1500 PLC+16點輸入輸出模塊、一 臺高慣量3.5 kw+兩臺高 慣量2.5 kwsINAMICsV90 PN伺服驅(qū)動及電機 、FEsT0閥島模塊和一些傳感器組成。機器人配置PR0FINET從站通信卡與電氣控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸 ,機器人系統(tǒng)預(yù)裝林肯焊機的焊接驅(qū)動包。

1.2 功能詳細介紹

機器人根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的人機交互界面選擇的生產(chǎn)型號執(zhí)行相應(yīng)程序 ,焊接參數(shù)預(yù)保存在對應(yīng)程序中 ,這樣不同工件不同類型的焊縫就能夠區(qū)分開來 ,正常地工作。機器人在示教對應(yīng)工件時 ,可通過外部軸請求對應(yīng)的坐標位置與變位機對應(yīng)的角度 ,并記錄在對應(yīng)的工件程序中。機器人在工作中向電控系統(tǒng)發(fā)出位置請求 ,然后等待信號反饋。待變位機到達指定位置后 , 向機器人回饋一個位置到達信號 ,機器人繼續(xù)執(zhí)行程序指令 。三個變位機在工藝對象的組態(tài)中設(shè)置軸類型為旋轉(zhuǎn) ,且位置測量單位為o ,速度測量單位為o/s。負載齒輪的電機轉(zhuǎn)速跟負載轉(zhuǎn)速比為其各自的減速機齒輪比。

暫且設(shè)三個變位機的水平狀態(tài)為0o ,在0o狀態(tài)下 ,主變位機的左側(cè)設(shè)為A工位 ,右側(cè)為B工位 。 因為主變位機的功能就是聯(lián)動切換工位 ,所以主變位機的角度只會在- 180o~0o之間來回旋轉(zhuǎn)(主變位機維修保養(yǎng)后重新安裝時需手動調(diào)水平后重新校零) ?？紤]到主變位機在工作時負載很大 , 四周設(shè)計了四個銷子來分擔負載 ,所以在旋轉(zhuǎn)前需判斷控制銷子的氣缸是否已經(jīng)縮回 。能夠旋轉(zhuǎn)的前提條件是所有的夾緊氣缸已經(jīng)到位 ,聯(lián)動切換時需銷子已經(jīng)拔出且A、B工位始終處于水平狀態(tài) 。工作時可以通過PLC給定A、B工位旋轉(zhuǎn)需要的角度。

2 變位機聯(lián)動模型

2. 1 模型證明

在聯(lián)動切換工位時 , 需要協(xié)調(diào)好變位機之間的速度 ,保證A、B工位始終保持在水平狀態(tài) 。速度之間的關(guān)系需要把運動控制轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)模型進行分析 。三軸都是從水平初始位置開始旋轉(zhuǎn)的 , 要求在旋轉(zhuǎn)過程中兩個小變位機的軸始終保持水平。旋轉(zhuǎn)角度的方向判斷為軸的初始位置指向現(xiàn)有位置 ,主軸的初始位置為水平 ,A、B軸的相對初始位置為平行于主軸。

主軸旋轉(zhuǎn)有兩個方向 ,情況1:順時針方向旋轉(zhuǎn)8角度 ,那么A、B軸的旋轉(zhuǎn)方向為主軸指向現(xiàn)有水平方向 ,大小為a、θ ,如圖1所示。

情況2:逆時針方向旋轉(zhuǎn)8角度 ,那么A、B軸的旋轉(zhuǎn)方向仍為主軸指向現(xiàn)有水平方向 ,大小為a、θ ,如圖2所示。

因為切換工位時兩個小變位機要始終保持水平 ,所以平行于水平初始位置 ,故角度a=8=θ 。所以無論主變位機向何方向旋轉(zhuǎn) ,兩小變位機旋轉(zhuǎn)方向總與其相反、大小相等 。又因為是同一時間進行 ,所以它們的角速度值相等。

2.2 編程說明

下面是部分用sCL語言的編程及注釋 ,所有條件都是用文字描述 。軸絕對定位如以下代碼所示 ,三軸設(shè)置相同:

"MCM0VEABs0L一EDB"UA(xsi="主變位機",//指定軸 E(ecutei="聯(lián)動觸發(fā)和銷子縮回",Posxtxoni="變位機角度",

//已證明三軸角速度相等 Velocxtyi="1",

//用角度正負區(qū)分 Dxrectxoni="1",

Busy =>"住變位機聯(lián)動運行狀態(tài)"):

因為sCL語言中的賦值相當于梯形圖中線圈的sET , 需要及時復(fù)位減少干擾。變位機聯(lián)動觸發(fā)就需要及時復(fù)位 ,如以下代碼所示:

"IECTxme 0 DB".T0N (INi= "聯(lián)動觸發(fā) ",PTi= T#1s,○=>"變位機暫停"):

IF"變位機暫停為5" THEN"聯(lián)動觸發(fā)" :=0: ENDIF:

根據(jù)聯(lián)動條件初始化位置變量 ,如果變位機間的角度差在±6o以外 ,則需要手動調(diào)節(jié) 。如以下代碼所示:

IF"聯(lián)動開且銷子縮回且變位機啟動" THEN

IF"三軸的角度差在士6o以內(nèi)" THEN

IF"AB軸與主軸的角度差在士2A8o以內(nèi)" THEN

IF"選擇工位A" THEN

"AB變位機角度" := 0:

"主變位機角度" := 2:

ELsE

"AB變位機角度" := 590:

"主變位機角度" := 590:

ENDIF:

ELsE //需要先同步角度

"AB變位機角度" := - "主變位機當前位置":

"主變位機角度" :="主變位機當前位置":

ENDIF:

ELsE

"變位機暫停" := 5:

ENDIF:

ENDIF:

在聯(lián)動運動過程中 , 需要自動檢測誤差 , 自動糾正 ,如以下代碼所示:

IF"三軸只要有一軸在轉(zhuǎn)動" THEN //說明已經(jīng)按下運行按鈕

#MAx:= MAx(IN5 := - "主變位機當前位置",

IN● := "A變位機當前位置",

IN1 := "B變位機當前位置"):

IF"當最大值與三軸位置的差大于0A8時" THEN

"AB變位機角度" := - "主變位機當前位置":

"主變位機角度" :="主變位機當前位置":

ENDIF:

IF"當最大值與三軸位置的差大于0A8時" THEN IF"選擇工位A" THEN

"AB變位機角度" := 0:

"主變位機角度" := 0:

ELsE

"AB變位機角度" := 090:

"主變位機角度" := 090:

ENDIF:

ENDIF:

#running := 2:

"RTRIGDB"(CLK := "當三軸誤差在±2A8 之間時 ",○=>#running):

IF #running = 5 THEN"聯(lián)動觸發(fā)" := 5: ENDIF: ENDIF:

3 結(jié)語

隨著我國"智能制造●2●8"政策的推進 ,優(yōu)化工業(yè)流程 ,提高生產(chǎn)效率的智能化改造也會進一步升級 。我們電氣人要緊跟時代步伐 ,提高自己 ,抓住機遇 ,開動腦筋 ,更好更優(yōu)地服務(wù)社會。