直角坐標機器人在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機涂膠機上的應用

我公司以德國B(niǎo)AHR公司直角坐標機器人為核心產(chǎn)品，，開(kāi)發(fā)了多種工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品，如涂膠機、點(diǎn)膠機、自動(dòng)上下料機械手、碼垛機、探傷檢測設備。

要求：
在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機蓋上連續均布涂膠，
涂膠曲線(xiàn)為空間三維曲線(xiàn)。共有兩條涂膠曲線(xiàn)，空間夾角為16度
每個(gè)曲線(xiàn)基本由直線(xiàn)和圓弧組成。如圖1
涂膠速度為100mm/s，回原點(diǎn)速度為500mm/s
最小圓弧半徑：5mm
涂膠精度：0.1mm
涂膠行程：600X400X100。
根據以上要求，我們設計了一臺三坐標機器人。

機器人組成：
該機器人由安裝架、機器人定位系統、伺服驅動(dòng)系統、供膠系統及涂膠槍、控制系統及電控配電系統、安全防護裝置等組成。
1、機器人安裝架
機器人安裝架由鋁型材搭建。上半部分用玻璃罩將核心部件罩住。使用鋁型材安裝架的好處是設計簡(jiǎn)單、美觀(guān)、安裝方便、運輸成本低。該部分完全在國內設計制造，成本低。
2、機器人定位系統
機器人定位系統是整臺設備的核心，為德國bahr公司產(chǎn)品，三坐標均為滾珠絲杠驅動(dòng)，單坐標重復定位精度為0.025mm，最快直線(xiàn)運動(dòng)速度：500mm/s。其中X坐標軸為兩根長(cháng)度為800mm，跨度為600mm的定位系統ELK40，由同步傳輸器保證兩根定位系統運動(dòng)的同步，由一臺伺服電機驅動(dòng)。Y軸選用ELK40和ELR40雙定位系統，，將Z軸夾在中間，這種安裝方式具有非常好的穩定性，兩根定位系統由一臺伺服電機驅動(dòng)。Z軸選用ELK40雙滑快全包圍定位系統，牢固穩定，由一臺帶抱閘的伺服電機驅動(dòng)。每個(gè)定位系統都為密封結構，灰塵和水不會(huì )進(jìn)到定位系統內部接觸滾珠絲杠。

3、伺服驅動(dòng)系統
該涂膠機器人的選用日本松下伺服電機MHMA系列，每個(gè)運動(dòng)軸配有一臺伺服電機，其中垂直運動(dòng)軸為帶抱閘伺服電機。
4、供膠系統及涂膠膠槍
供膠系統是美國Nordson的產(chǎn)品，以穩定的壓力，將膠壓送到自動(dòng)涂膠槍的槍頭。膠泵驅動(dòng)氣源的壓力可調，經(jīng)加壓后膠的壓力也可作適應性調整，通過(guò)選擇適當孔徑的涂膠咀達到最佳的控制效果，保證膠型的一致性。通過(guò)對出膠量和運行速度的調整，保證所涂膠形均勻一致，達到理想的涂膠效果。
涂膠槍為密封膠專(zhuān)用，具有倒吸膠功能。采用硅油杯對涂膠嘴進(jìn)行浸入式防護，每次涂膠后涂膠嘴浸入硅油杯中。
5、控制系統及電控配電系統
控制系統由工控機、運動(dòng)控制卡組成。該系統可預置多種工件的涂膠程序，更換品種時(shí)可在觸摸屏上調用相應程序。
運動(dòng)控制卡有豐富的函數庫，可以任意設定運動(dòng)特性，如加速曲線(xiàn)形狀，空間曲線(xiàn)的插補運動(dòng)，能過(guò)實(shí)現平滑的運動(dòng)特性
6、安全防護裝置
該機具有故障提示及報警功能，并且每次出現故障時(shí)都能準確的反映出故障具體位置，便于迅速排除故障，主要包括：機器人碰撞保護功能；工件安裝到位檢測；膠桶的缺膠報警；光幕安全保護。

編程方法：
1、示教編程：在發(fā)動(dòng)機蓋涂膠軌跡上，先描出數個(gè)特征點(diǎn)（如直線(xiàn)與直線(xiàn)的銜接點(diǎn)，直線(xiàn)與圓弧的連接點(diǎn)，圓弧與圓弧的聯(lián)結點(diǎn)），然后手動(dòng)操作機器手，使膠槍逐一對準特征點(diǎn)，確認并記憶這些點(diǎn)的坐標，控制系統自動(dòng)將這些點(diǎn)聯(lián)結成一條完整的平滑的曲線(xiàn)。
2、按圖編程
按照繪好的機械圖紙，將復雜的曲線(xiàn)分割成若干標準的直線(xiàn)、圓?。▓A橢圓等）、拋物線(xiàn)等，確保這些線(xiàn)單元能夠用控制系統固有函數描述。用固有的函數按順序描述這些線(xiàn)單元，使圖紙描繪的曲線(xiàn)變?yōu)闄C器人的運動(dòng)曲線(xiàn)。
示教編程方式的優(yōu)點(diǎn)是易學(xué)易用靈活，克服了按圖編程以涂膠軌跡數據輸入繁瑣過(guò)程。采用示教編程方式后，僅需工件實(shí)物即可快捷方便地完成編程。而且三維空間內任意曲線(xiàn)軌跡的涂膠均勻。機器人示教編程方式，使設備的操作更趨柔性化與智能化，可以隨意調用和修改涂膠程序。缺點(diǎn)是針對高精密圖膠不能完好的保證涂膠精度。

影響涂膠效果的因數：
涂膠的效果與很多因素有關(guān)：
機器手的重復精度、運動(dòng)速度、機械剛性、軌跡的特性、膠的特性、供膠系統的特性、控制系統的特性等。所以在設計圖膠機器人時(shí)，必須把所有的問(wèn)題分析透徹，才有可能設計出好用的產(chǎn)品。
光滑曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)就是工件需要涂膠的運動(dòng)軌跡。示教編程方式克服了數控編程以涂膠軌跡數據輸入，必須借助準確的零件圖紙及事先計算出軌跡曲線(xiàn)節點(diǎn)的坐標，逐步輸入的煩瑣方式。采用示教編程方式后，僅需工件實(shí)物即可快捷方便地完成編程。適用于三維空間內任意曲線(xiàn)軌跡的涂膠和材料均勻涂布。機器人示教編程方式，使設備的操作更趨柔性化與智能化，可以隨意調用和修改涂膠程序。