La aplicación de carga y descarga de mecanizado de robots industriales

Con la popularidad de las máquinas herramienta CNC, cada vez más usuarios esperan que la carga y descarga de las máquinas herramienta CNC se automatice. Por un lado, aumentará el número de trabajadores para cuidar las máquinas herramienta, reducirá los costes de personal y mejorará la eficiencia y calidad de la producción por un lado. La aplicación a gran escala de robots industriales se originó en la industria automotriz. Con la saturación de las aplicaciones de la industria automotriz, la industria en general se ha vuelto cada vez más consciente de los robots. Desde la década de 1990, los robots industriales en campos generales se han utilizado cada vez más ampliamente, como la soldadura, el paletizado, la pulverización, la carga y descarga, el pulido y el esmerilado son aplicaciones comunes en las industrias generales. Este artículo se centra en el sistema de carga y descarga del mecanizado de robots industriales.

El sistema de carga y descarga de mecanizado de robots industriales se utiliza principalmente para la carga de unidades de procesamiento y líneas de producción automáticas para procesar piezas en bruto, la descarga de piezas de trabajo procesadas, la transferencia de piezas de trabajo entre máquinas herramienta y máquinas herramientas, y la rotación de piezas a realizar. torneado, fresado y rectificado. Procesamiento automático de máquinas herramienta para corte de metales como corte y taladrado.

La estrecha integración de robots y máquinas herramienta no solo ha mejorado el nivel de producción automatizada, sino que también ha mejorado la eficiencia de producción y la competitividad de la fábrica. El procesamiento mecánico de carga y descarga requiere operaciones repetidas y continuas, y requiere consistencia y precisión de operaciones, mientras que el proceso de procesamiento de piezas en las fábricas generales necesita ser procesado continuamente por múltiples máquinas herramienta y múltiples procesos. Con el aumento de los costos laborales y la presión competitiva provocada por el aumento de la eficiencia de la producción, el grado de automatización de las capacidades de procesamiento y las capacidades de fabricación flexibles se han convertido en las barreras para la mejora de la competitividad de las fábricas. El robot reemplaza las operaciones de carga y descarga manual y realiza un eficiente sistema automático de carga y descarga a través de tolvas de alimentación automática, cintas transportadoras, etc., como se muestra en la Figura 1.

Un robot puede corresponder a las operaciones de carga y descarga de una o más máquinas herramienta de acuerdo con los requisitos de la tecnología de procesamiento. En el sistema de carga y descarga de uno a muchos del robot, el robot completa la selección y colocación de los espacios en blanco y las piezas procesadas en diferentes máquinas herramienta, lo que mejora efectivamente la eficiencia de uso del robot. El robot puede realizar operaciones recíprocas en el diseño lineal de la línea de ensamblaje de la máquina herramienta a través de los rieles instalados en el suelo, lo que minimiza la ocupación del espacio de la fábrica y puede adaptarse de manera flexible a diferentes procedimientos operativos de diferentes lotes de productos. El robot de conmutación puede operar continuamente en entornos hostiles. , Operación las 24 horas, liberar completamente la capacidad de producción de la fábrica, acortar el tiempo de entrega y mejorar la competitividad del mercado.

1 Las características de las aplicaciones de carga y descarga de mecanizado de robots industriales

• (1) Posicionamiento de alta precisión, manipulación y sujeción rápidas, acorta el ciclo de operación y mejora la eficiencia de la máquina herramienta.
• (2) La operación del robot es estable y confiable, lo que reduce de manera efectiva los productos no calificados y mejora la calidad del producto.
• (3) Operación continua sin fatiga, reduciendo la tasa de inactividad de las máquinas herramienta y expandiendo la capacidad de producción de la fábrica.
• (4) El alto nivel de automatización mejora la precisión de la fabricación de un solo producto y acelera la eficiencia de la producción en masa.
• (5) Altamente flexible, rápido y flexible para adaptarse a nuevas tareas y nuevos productos, y acortar el tiempo de entrega.

2 Problemas en la aplicación del mecanizado y carga y descarga de robots industriales

2.1 Problemas de rigidez y precisión

El robot de mecanizado es diferente de los robots de manipulación y agarre generales. Es una operación que contacta directamente con las herramientas de procesamiento. Su principio de movimiento debe considerar tanto la rigidez como la precisión. El robot tándem tiene una alta precisión de posicionamiento de repetición, pero debido a los factores integrales de procesamiento, ensamblaje, rigidez, etc., la precisión de la trayectoria no es alta, lo que tiene un mayor impacto en aplicaciones como esmerilado, pulido, desbarbado y corte. el campo de mecanizado. Por tanto, la rigidez del robot y la precisión de la trayectoria del robot son los principales problemas a los que se enfrenta el robot de mecanizado.

2.2 Problema de colisión

La mayoría de los robots de mecanizado trabajan junto con máquinas herramienta de torneado, fresado, cepillado y rectificado. Cuando el robot está realizando el mecanizado, se debe prestar especial atención al problema de interferencia y colisión entre la zona muerta y la pieza de trabajo. Una vez que ocurre una colisión, tanto la máquina herramienta como el robot deben ser recalibrados, lo que aumenta en gran medida el tiempo de recuperación de fallas, resultando en una pérdida de salida y, en casos severos, también puede causar daños al equipo. La percepción antes o después de la colisión es el principal problema al que se enfrenta la seguridad y estabilidad de los robots mecanizados. Es particularmente importante para los robots de mecanizado tener funciones de monitoreo de área y detección de colisiones.

2.3 Problema de recuperación rápida después de una falla

Los datos de posición del robot se retroalimentan a través del codificador del motor del convertidor eje movimiento. Debido al funcionamiento a largo plazo, la estructura mecánica, la batería del codificador, el cable y otros componentes provocarán inevitablemente la pérdida de la posición cero (posición de referencia) del robot. Una vez que se pierde la posición cero, el robot la almacenará. Los datos del programa no tendrán ningún significado práctico. En este momento, si la posición cero no se puede restaurar con precisión, la carga de trabajo de recuperación del trabajo del robot es enorme, por lo que el problema de recuperación de la posición cero también es particularmente importante.

3 soluciones clave

3.1 Tecnología de identificación automática de carga final y tecnología de avance dinámico de par

La tecnología de identificación automática de carga final puede identificar la masa, el centro de masa y la inercia de la carga final del robot. Estos parámetros se pueden utilizar en el avance de la dinámica del robot, ajustando los parámetros del servo y la planificación de la velocidad, lo que puede mejorar en gran medida la precisión de la trayectoria del robot y el alto rendimiento dinámico.

La tecnología de avance de par dinámico se basa en el control PID tradicional y agrega la tecnología de control de avance de par. Esta función puede utilizar el modelo de dinámica del robot y el modelo de fricción para calcular la fuerza motriz o el par óptimo al planificar la trayectoria de la trayectoria de acuerdo con la información estática, como el robot y la información dinámica en tiempo real, como la velocidad y la aceleración, y el valor calculado. se transmite como valor de anticipación. Haga que el controlador compare con el valor preestablecido del motor en el bucle de corriente, para obtener el mejor par, impulse el movimiento de alta velocidad y alta precisión de cada eje, y luego haga que el TCP final obtenga una mayor precisión de trayectoria.

3.2 Tecnología de detección de colisiones

Esta tecnología se basa en el modelado de dinámica de robots. Cuando el robot o la carga final del robot choca con el equipo periférico, el robot puede detectar el par adicional generado por la colisión. En este momento, el robot se detiene automáticamente o va en la dirección opuesta a la colisión a baja velocidad. Corre para evitar o reducir la pérdida causada por la colisión.

3.3 Tecnología de recuperación de punto cero

Métodos ordinarios de calibración de punto cero, después de que se completa la alineación de la marca cero, todavía habrá ciertos errores. El tamaño del error depende de la calidad de procesamiento de la marca cero y de la actitud del operador, y esta parte del error no puede eliminarse mejorando los requisitos de procesamiento y realizando capacitación operativa. . Con esta tecnología, cuando el robot pierde el punto cero, el robot se mueve a las proximidades del punto cero, de modo que las ranuras o las líneas de trazo se puedan alinear completamente. En este momento, lea el valor del codificador del motor para determinar la cantidad de compensación, de modo que el robot pueda restaurar con precisión la posición cero.

4 Dirección de desarrollo futuro

4.1 Colaboración hombre-máquina

En la actualidad, la mayoría de las aplicaciones de los robots industriales se encuentran en estaciones de trabajo o líneas de montaje, y no hay contacto ni cooperación con los humanos. En el futuro, la cooperación entre humanos y robots será una dirección de desarrollo muy importante para procesos de producción más complejos. Los problemas clave que los robots industriales deben resolver para lograr la colaboración humano-máquina son cómo percibir las operaciones humanas, cómo interactuar con los humanos y lo más importante es cómo garantizar el mecanismo de seguridad de la colaboración humano-máquina. Al realizar la cooperación hombre-máquina y garantizar la seguridad humana, también es necesario considerar completamente el ritmo de producción, que será una tendencia importante. En los últimos años, han aparecido algunos robots colaborativos hombre-máquina, pero bajo la condición de garantizar la seguridad, el ritmo es relativamente lento y la estabilidad debe mejorarse. Más importante aún, es más rápido integrarse con escenarios de aplicación y encontrar escenarios de aplicación adecuados. Desarrollo y promoción del suelo.

4.2 Fusión de información

En el futuro, las fábricas inteligentes integrarán Internet de las cosas, sensores, robots y big data. Los robots industriales, como uno de los equipos básicos más importantes, no solo deben interactuar eficazmente con multisensores, sino también comunicarse con sistemas de nivel superior como MES. El sistema realiza el intercambio de información. Basado en Internet de las cosas y big data, el nivel superior realiza la extracción de datos del proceso, la optimización del programa del proceso o el diagnóstico y el mantenimiento remotos de los equipos, y emite instrucciones a los robots industriales para completar todo el proceso de control inteligente. Por tanto, la fusión de información de los robots industriales será una tendencia de desarrollo muy importante.

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