桁架機器人項目報告(共8頁)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 桁架機器人項目報告 1． 項目簡介 隨著制造業(yè)的用工成本上漲、技能人才緊缺、高危環(huán)保、高強度作業(yè)等問題的凸顯，對于工作效率的要求越來越高，企業(yè)如何運用低成本回收大利潤是每個生產(chǎn)廠家心目當(dāng)中在意的事情。而通過這些年的實踐證明，數(shù)控車床桁架機械手參與生產(chǎn)制造已被廣泛認(rèn)知和不斷使用，成為社會關(guān)注的焦點。例如在數(shù)控車床、立式加工中心機、臥式加工中心機、數(shù)控立式車床、數(shù)控磨床、數(shù)控磨齒機等上下料時，其毛坯料可能是幾公斤甚至幾百公斤重，還有小型零件頻繁上下料，大型電機殼體、發(fā)動機殼體、減速機殼體等的搬運也很費時、費力，直接影響工作效率、機床利用率及生

2、產(chǎn)安全。目前諸如此類零部件的搬運在歐美發(fā)達(dá) 國家早已實現(xiàn)自動化。在機器人和自動化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，龍門式機器人即實現(xiàn)了制造過程的完全自動化，并采用了集成加工技術(shù)，適 用于機床、生產(chǎn)線的上下料、工件翻轉(zhuǎn)、工件轉(zhuǎn)序等, 同時其高精度夾持定位工具系統(tǒng)為機器人自動化加工提供了標(biāo)準(zhǔn)接口。 2． 項目詳細(xì)內(nèi)容 也叫做直角坐標(biāo)機器人和龍門式機器人。工業(yè)應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、適合不同任務(wù)的自動化設(shè) 備，運動自由度間成空間直 角關(guān)系、多用途的操作機。它能夠搬運物體、操作工具，以完成各種作業(yè)。本項目推廣以后可用于汽車零部件及五金、機械、農(nóng)機、冶金、化工

3、等行業(yè)對機床上下料、搬運、碼垛、裝配等工序。 2.1 立項背景 已成為世界制造業(yè)發(fā)展的客觀趨勢，世界上主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家正在大力推廣和應(yīng)用。發(fā)展智能制造既符合我國制造業(yè)發(fā)展的內(nèi)在要求，也是重塑我國制造業(yè)新優(yōu)勢，實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的必然選擇。智能制造不僅僅是單一的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用，而是新模式的轉(zhuǎn)變。高效靈活的生產(chǎn)模式、產(chǎn)業(yè)鏈有效協(xié)作與整合、新型生產(chǎn)、協(xié)同開發(fā)和，這些都是其很明顯的優(yōu)勢。近年來，各國為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、縮短研制周期，制訂多項先進(jìn)制造發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃，調(diào)整產(chǎn)業(yè)架構(gòu),促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，急需用智能制造提升能力和效率。此外，相關(guān)技術(shù)條件已逐漸成熟。信息技術(shù)和新的智能技術(shù)為智能制造提

4、供了最重要的基礎(chǔ)。目前中國制造業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級的浪潮之中，正是機器人自動化的發(fā)展良機，08年經(jīng)濟(jì)危機之后，現(xiàn)代化制造對員工素質(zhì)要求越來越高，人工成本增長迅速，“招工難”日益嚴(yán)重，如何在生產(chǎn)中降低勞動強度,實現(xiàn)智能自動化，提高生產(chǎn)效率，減少人員配置，縮小生產(chǎn)空間，降低社會成本，甚至于無人化智能加工，在機械加工行業(yè)勢在必行。我國絕大多數(shù)工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機床操作、裝卸工件仍由人工完成，其勞動強度大、生產(chǎn)效率低，而且具有一定的危險性，已經(jīng)滿足不了生產(chǎn)自動化的發(fā)展趨勢。為了提高工作效率，降低成本，將車間物流系統(tǒng)、機床操作、送檢、上下料、甚至包裝及后道工序揉成一有機整體，并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)，

5、適應(yīng)現(xiàn)代機械行業(yè)自動化生產(chǎn)的要求，針對具體生產(chǎn)工藝，結(jié)合機床的實際結(jié)構(gòu)，利用機械手技術(shù)，設(shè)計用上下料機械手代替人工工作，以提高勞動生產(chǎn)率。本機械手主要與數(shù)控機床組合最終形成生產(chǎn)線，實現(xiàn)加工過程的自動化和無人化。 在現(xiàn)代化生產(chǎn)線中，越來越講究的是柔性化生產(chǎn)。機械設(shè)備自動化是這個世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展的大趨勢，機器人產(chǎn)業(yè)將是一個陽光產(chǎn)業(yè)，未來的世紀(jì)是機器人技術(shù)極度發(fā)展的世紀(jì)，人類將從單調(diào)繁雜的體力勞動中解放出來，從事更加富有創(chuàng)造性的工作。自動生產(chǎn)線和自動化程度高的加工設(shè)備已經(jīng)成為今后制造工廠的一個必然 趨勢。單一的和普通的專用加工機床在大批量加工時越來越多的被萬能的、標(biāo)準(zhǔn)化機床及柔性自動化生產(chǎn)線所替代。

6、 2.2 詳細(xì)科項目內(nèi)容 桁架機器人也叫龍門式機器人，屬于直角坐標(biāo)機器人。是一種建立在直角X，Y，Z[1] 三坐標(biāo)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，對工件進(jìn)行工位調(diào)整，或?qū)崿F(xiàn)工件的軌跡運動等功能的全自動工業(yè)設(shè)備。桁架式機器人能夠搬運物體、操作工具，以完成各種作業(yè)，其速度快，精度高，良好的防塵、防污性，針對軸承類工件的自動車削、鉆孔等加工設(shè)計整套物料搬運及儲存設(shè)備，滿足實際機床生產(chǎn)線的需要。 桁架式機器人的空間運動是用三個相互垂直的直線運動來實現(xiàn)的。的控制核心通過工業(yè)控制器(如：PLC，運動控制，單片機等)實現(xiàn)。由于直線運動易于實現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，桁架式機器人有可能達(dá)到很高的位置精度(μm級)。為

7、了實現(xiàn)一定的運動空間，桁架式機器人的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類型的機器人的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。桁架式機器人的工作空間為一空間長方體。通過控制器對各種輸入(各種傳感器，按鈕等)信號的分析處理，做出一定的邏輯判斷后，對各個輸出元件(繼電器，電機驅(qū)動器，指示燈等)下達(dá)執(zhí)行命令，完成X，Y，Z三軸之間的聯(lián)合運動，以此實現(xiàn)一整套的全自動作業(yè)流程。 　　桁架機器人用了集成加工技術(shù)，適用于機床、生產(chǎn)線的上下料、工件翻轉(zhuǎn)、工件轉(zhuǎn)序等，同時其高精度夾持定位工具系統(tǒng)為機器人自動化加工提供了標(biāo)準(zhǔn)接口，2μm的重復(fù)定位精度確保了高精度，高效率及批量化產(chǎn)品的一致性。 桁架式機器人具有以下特點： 1、多自由度運動，每個運動自由度

8、之間的空間夾角為直角。 2、自動控制的，可重復(fù)編程，所有的運動均按程序運行。 3、一般由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、操作工具等組成。 4、靈活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。 5、高可靠性、高速度、高精度。 6、可用于惡劣的環(huán)境，可長期工作，便于操作維修。 7、各個機器人行走軸，均可采用，具有可高速運行，安裝調(diào)試方便，適合長行程應(yīng)用，可用于惡劣環(huán)境等。 2.3 主要創(chuàng)新點 1） 采用滾輪導(dǎo)軌技術(shù)，更快的線速度，更高的加速度 2） 更低的噪音 3） ?適合從無塵到粉塵等惡劣環(huán)境的使用 4） 降低了安裝基準(zhǔn)的精度要求 5） 維護(hù)更換成本更低 6） ?預(yù)緊隨時可調(diào) 7） ?更

9、長的使用壽命 8） ?一體式齒條導(dǎo)軌，全方位伺服系統(tǒng) 2.4 與當(dāng)前國內(nèi)外同類研究主要參數(shù)、效益、市場競爭力等的比較 國內(nèi)桁架機械手廠家在借鑒國外做法的同時，分析國內(nèi)外知名制造企業(yè)創(chuàng)新能力建設(shè)和促進(jìn)企業(yè)持續(xù)發(fā)展的經(jīng)驗，結(jié)合我國制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來走向，敏捷靈活、厚積薄發(fā)、高效低耗、納新永續(xù)為創(chuàng)新能力的提升方向，做到有的放矢，不斷滿足制造業(yè)發(fā)展和創(chuàng)新的要求;不斷拓展開源創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、流程創(chuàng)新等創(chuàng)新方式的內(nèi)涵，加以靈活組合和應(yīng)用;傾力培育創(chuàng)新團(tuán)隊的急需人才，保障創(chuàng)新活動持續(xù)有效開展;選準(zhǔn)著力點，強化創(chuàng)新投入，有效提升創(chuàng)新能力。 2.5 產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用情況及前景

10、 國家“十二五 規(guī)劃中將機器人及智能制造裝備產(chǎn)業(yè)作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，工業(yè)和信息化部制定的《高端裝備制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中，將包括機器人在內(nèi)的智能制造裝備確定為發(fā)展重點，機器人產(chǎn)業(yè)將伴隨第三次工業(yè)革命的到來，迎來黃金發(fā)展期，在引領(lǐng)傳統(tǒng)裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、促進(jìn)“中國制造”向“中國智造”邁進(jìn)中發(fā)揮重要作用。機器人將重新定位工業(yè)革命“中國以往‘人口紅利’的優(yōu)勢正在趨于消失，這將使中國經(jīng)濟(jì)增長趨勢出現(xiàn)一些新的變化。隨著新一輪城市化浪潮的興起，勞動力成本的提升不得不靠機器人來補充。因此國內(nèi)對于機器人的消費潛力無可限量?！? 用機器人做出來的產(chǎn)品更加精準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化。相關(guān)研究報告顯示，

11、低端勞動力短缺和勞動力價格上漲是機器人產(chǎn)業(yè)增長的驅(qū)動力，尤其在生產(chǎn)節(jié)拍高的自動化生產(chǎn)線和惡劣的環(huán)境中，機器人能提供穩(wěn)定的高效率與高質(zhì)量產(chǎn)品。機器人早已不是人們簡單理解的一種產(chǎn)品或技術(shù)工具，機器人改變的生產(chǎn)方式，不是單一的效率提高，而是帶來制造業(yè)在制造模式、理念、技術(shù)多個層面的深層次變革。所以，由機器人技術(shù)、信息技術(shù)和數(shù)字制造帶來的新工業(yè)革命正快步走來，它將改變?nèi)蛑圃鞓I(yè)格局，而中國制造業(yè)格局也將重新定位。本項目研究的五軸五聯(lián)動機器人在數(shù)控加工行業(yè)具有應(yīng)用有非常大的需求，一旦推廣應(yīng)用開始，將使整個行業(yè)發(fā)生深層次的變革。 2.6 經(jīng)濟(jì)效益及社會效益 1，整機可滿足24小時連續(xù)不間斷生產(chǎn)，可一人

12、同時操作多臺機器同時運作，工作效率大大提高，整機成本約為2個成熟操作工一年的工資，客戶投資回報率極高，由于整機設(shè)計采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，針對不同的客戶可快速匹配，易于實現(xiàn)批量化，整機生產(chǎn)周期短. 2，桁架機器人重復(fù)定位精度高，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性 3，當(dāng)今社會人口老齡化加劇，招工難，使用桁架機器人從真正意義上解決了企業(yè)的用工難問題。 4，把工段工藝比較難的，勞動生產(chǎn)力強度大的用機器人替代起來，真正意義上做到機器人換人的概念 桁架機械手與關(guān)節(jié)機器人的對比： 桁架機械手 關(guān)節(jié)機器人 桁架機械手 關(guān)節(jié)機器人

13、 工作空間 ①桁架機械手安裝于設(shè)備上方，完全的空中作業(yè)形式，少量的占用工廠地面空間。 ② 桁架機械手可以采用多根梁拼接的方式，很大程度上延伸了加工生產(chǎn)線的工作長度，容易實現(xiàn)多工序多加工方式的連接，可實現(xiàn)零件的完整自動化生產(chǎn)。 ③ 桁架機械手在一根橫梁上可以裝多個Z軸（帶手爪的頭），可適于加工節(jié)拍短的工作方式。 ④ 桁架機械手給機床上料絕大多為機床頂部，不占用機床正面空間或極少的占用正面空間。在加工時不停機，人員觀察加工過程，調(diào)整刀具，甚至維修都非常方便。 傳統(tǒng)的關(guān)節(jié)機器人應(yīng)用，是將機器人固定于地面，這樣，就使得機器人的工作空間受限，只能在特定的空間范圍內(nèi)工作。機床的

14、排列方式較固定，這種情況不適于加工節(jié)拍長，或工序多，設(shè)備數(shù)量多的生產(chǎn)現(xiàn)場。 關(guān)節(jié)機器人軌跡為極坐標(biāo)軌跡不適合長桿件的抓取。 為適應(yīng)多工序設(shè)備數(shù)量多的工作方式，關(guān)節(jié)機器人可以增加地軌，在地面行走但會增加換料時間。 由于關(guān)節(jié)機器人給機床上下料使用的是機床的前面，有由于工作軌跡是極坐標(biāo)，加工時工作區(qū)域是不能有人的，不能在加工時觀察，調(diào)整刀具，更不能維修。 承載能力 ① 桁架機械手垂直提升零件，無懸伸，承載能力強。 ② 桁架機械手采用重載橫梁、重載導(dǎo)軌和重載滑塊結(jié)構(gòu)，最大承載重量可達(dá)3噸 ③ 桁架機械手手爪可采用多種方式，并可采用多種料道方式。 ① 關(guān)節(jié)機器人在空間內(nèi)抓取零件，懸伸越長，承載能力越差。 ② 關(guān)節(jié)機器人隨著抓取零件重量的增加，其承載能力也要相應(yīng)的增強，但為保證其穩(wěn)定的機械結(jié)構(gòu)，價格會非常高。保證其穩(wěn)定的機械結(jié)構(gòu)，價格會非常高。 ③ 關(guān)節(jié)機器人抓取重量有限，手爪復(fù)雜會影響它的爪取重量，由于它的空間限制料道方式也會限制。 工作精度（重 復(fù)定位精度按負(fù)載100kg 計） 桁架機械手由于結(jié)構(gòu)簡單，重復(fù)定位精度±0.05mm，若采用高精密齒輪齒條，其精度可以更高。 關(guān)節(jié)機器人的重復(fù)定位精度一般都 在±0.2mm。載荷越大，精度也會越差。 專心---專注---專業(yè)