直角坐標(biāo)機(jī)器人在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)涂膠機(jī)上的應(yīng)用

我公司以德國(guó)BAHR公司直角坐標(biāo)機(jī)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(jī)、點(diǎn)膠機(jī)、自動(dòng)上下料機(jī)械手、碼垛機(jī)、探傷檢測(cè)設(shè)備。

要求：
在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋上連續(xù)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(jù)以上要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了一臺(tái)三坐標(biāo)機(jī)器人。

機(jī)器人組成：
該機(jī)器人由安裝架、機(jī)器人定位系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、供膠系統(tǒng)及涂膠槍、控制系統(tǒng)及電控配電系統(tǒng)、安全防護(hù)裝置等組成。
1、機(jī)器人安裝架
機(jī)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(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、美觀、安裝方便、運(yùn)輸成本低。該部分完全在國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)制造，成本低。
2、機(jī)器人定位系統(tǒng)
機(jī)器人定位系統(tǒng)是整臺(tái)設(shè)備的核心，為德國(guó)bahr公司產(chǎn)品，三坐標(biāo)均為滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)，單坐標(biāo)重復(fù)定位精度為0.025mm，最快直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度：500mm/s。其中X坐標(biāo)軸為兩根長(zhǎng)度為800mm，跨度為600mm的定位系統(tǒng)ELK40，由同步傳輸器保證兩根定位系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的同步，由一臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。Y軸選用ELK40和ELR40雙定位系統(tǒng)，，將Z軸夾在中間，這種安裝方式具有非常好的穩(wěn)定性，兩根定位系統(tǒng)由一臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。Z軸選用ELK40雙滑快全包圍定位系統(tǒng)，牢固穩(wěn)定，由一臺(tái)帶抱閘的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。每個(gè)定位系統(tǒng)都為密封結(jié)構(gòu)，灰塵和水不會(huì)進(jìn)到定位系統(tǒng)內(nèi)部接觸滾珠絲杠。

3、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
該涂膠機(jī)器人的選用日本松下伺服電機(jī)MHMA系列，每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸配有一臺(tái)伺服電機(jī)，其中垂直運(yùn)動(dòng)軸為帶抱閘伺服電機(jī)。
4、供膠系統(tǒng)及涂膠膠槍
供膠系統(tǒng)是美國(guó)Nordson的產(chǎn)品，以穩(wěn)定的壓力，將膠壓送到自動(dòng)涂膠槍的槍頭。膠泵驅(qū)動(dòng)氣源的壓力可調(diào)，經(jīng)加壓后膠的壓力也可作適應(yīng)性調(diào)整，通過(guò)選擇適當(dāng)孔徑的涂膠咀達(dá)到最佳的控制效果，保證膠型的一致性。通過(guò)對(duì)出膠量和運(yùn)行速度的調(diào)整，保證所涂膠形均勻一致，達(dá)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(duì)涂膠嘴進(jìn)行浸入式防護(hù)，每次涂膠后涂膠嘴浸入硅油杯中。
5、控制系統(tǒng)及電控配電系統(tǒng)
控制系統(tǒng)由工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡組成。該系統(tǒng)可預(yù)置多種工件的涂膠程序，更換品種時(shí)可在觸摸屏上調(diào)用相應(yīng)程序。
運(yùn)動(dòng)控制卡有豐富的函數(shù)庫(kù)，可以任意設(shè)定運(yùn)動(dòng)特性，如加速曲線(xiàn)形狀，空間曲線(xiàn)的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，能過(guò)實(shí)現(xiàn)平滑的運(yùn)動(dòng)特性
6、安全防護(hù)裝置
該機(jī)具有故障提示及報(bào)警功能，并且每次出現(xiàn)故障時(shí)都能準(zhǔn)確的反映出故障具體位置，便于迅速排除故障，主要包括：機(jī)器人碰撞保護(hù)功能；工件安裝到位檢測(cè)；膠桶的缺膠報(bào)警；光幕安全保護(hù)。

編程方法：
1、示教編程：在發(fā)動(dòng)機(jī)蓋涂膠軌跡上，先描出數(shù)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(jié)點(diǎn)），然后手動(dòng)操作機(jī)器手，使膠槍逐一對(duì)準(zhǔn)特征點(diǎn)，確認(rèn)并記憶這些點(diǎn)的坐標(biāo)，控制系統(tǒng)自動(dòng)將這些點(diǎn)聯(lián)結(jié)成一條完整的平滑的曲線(xiàn)。
2、按圖編程
按照繪好的機(jī)械圖紙，將復(fù)雜的曲線(xiàn)分割成若干標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)固有函數(shù)描述。用固有的函數(shù)按順序描述這些線(xiàn)單元，使圖紙描繪的曲線(xiàn)變?yōu)闄C(jī)器人的運(yùn)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(shù)據(jù)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(nèi)任意曲線(xiàn)軌跡的涂膠均勻。機(jī)器人示教編程方式，使設(shè)備的操作更趨柔性化與智能化，可以隨意調(diào)用和修改涂膠程序。缺點(diǎn)是針對(duì)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(shù)：
涂膠的效果與很多因素有關(guān)：
機(jī)器手的重復(fù)精度、運(yùn)動(dòng)速度、機(jī)械剛性、軌跡的特性、膠的特性、供膠系統(tǒng)的特性、控制系統(tǒng)的特性等。所以在設(shè)計(jì)圖膠機(jī)器人時(shí)，必須把所有的問(wèn)題分析透徹，才有可能設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)軌跡。示教編程方式克服了數(shù)控編程以涂膠軌跡數(shù)據(jù)輸入，必須借助準(zhǔn)確的零件圖紙及事先計(jì)算出軌跡曲線(xiàn)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，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(nèi)任意曲線(xiàn)軌跡的涂膠和材料均勻涂布。機(jī)器人示教編程方式，使設(shè)備的操作更趨柔性化與智能化，可以隨意調(diào)用和修改涂膠程序。