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        工業(yè)機(jī)器人雙線碼垛工藝與程序設(shè)計(jì)*

        2015-05-11 07:58:26范紹平
        機(jī)械研究與應(yīng)用 2015年6期
        關(guān)鍵詞:取件碼垛標(biāo)志

        范紹平

        (四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川廣元 628017)

        0 引言

        碼垛機(jī)器人[1]可以代替人工可以進(jìn)行重復(fù)性的物料搬運(yùn)工作,在自動(dòng)生產(chǎn)線上具有廣闊的應(yīng)用與發(fā)展前景。碼垛工藝是指通過對(duì)垛的外形尺寸、垛數(shù)、層數(shù)基本參數(shù)設(shè)置,對(duì)垛的擺放位置進(jìn)行簡(jiǎn)單確認(rèn)后就能實(shí)現(xiàn)所有垛的整齊擺放。碼垛工藝中,托盤用于放置碼垛的物品(區(qū)域),碼垛工藝指令數(shù)量能支持托盤個(gè)數(shù);排樣數(shù)可實(shí)現(xiàn)多種不同的排放方式,通常1層1種排樣;參考點(diǎn)是指第一個(gè)垛的擺放位置,以后每個(gè)垛的坐標(biāo)以其為基準(zhǔn)進(jìn)行偏移。筆者以卡諾普機(jī)器人CRP-S80碼垛工作單元為例進(jìn)行工藝分析與程序設(shè)計(jì)。

        1 工業(yè)機(jī)器人雙線碼垛現(xiàn)場(chǎng)布局圖設(shè)計(jì)

        圖1 工業(yè)機(jī)器人雙線碼垛現(xiàn)場(chǎng)布局圖

        圖1 為工業(yè)機(jī)器人雙線碼垛現(xiàn)場(chǎng)布局圖。

        排布為雙線(A線、B線)雙垛(A托盤、B托盤),每個(gè)托盤碼10層,每層碼3包。A托盤(工藝1),排樣1為奇數(shù)層,排樣2為偶數(shù)層。B托盤(工藝2),排樣1為奇數(shù)層,排樣2為偶數(shù)層。按上述排布,在碼每個(gè)工藝的垛1時(shí),第4軸(機(jī)器人)都基本不轉(zhuǎn)動(dòng);在碼每個(gè)工藝的垛2、垛3時(shí),第4軸轉(zhuǎn)正90°或負(fù)90°,這樣會(huì)在碼垛時(shí)保證較高的運(yùn)動(dòng)效率(其他軸最在運(yùn)動(dòng)也在90°左右,這樣將能讓每個(gè)軸都達(dá)到其最大速度)。

        2 機(jī)器人外部接口信號(hào)地址設(shè)計(jì)

        2.1 輸入信號(hào)

        X00:手抓夾緊檢測(cè)信號(hào);

        X01:A托盤檢測(cè)信號(hào);

        X02:B托盤檢測(cè)信號(hào);

        X03:A線檔板信號(hào)檢測(cè)(表示A線有料可以抓了);

        X04:B線檔板信號(hào)檢測(cè)(表示B線有料可以抓了);

        X05:A線線體號(hào)檢測(cè)(表示A線有料來了可以準(zhǔn)備抓了);

        X06:B線線體號(hào)檢測(cè)(表示B線有料來了可以準(zhǔn)備抓了);

        X07:防護(hù)1(A托盤)檢測(cè),無效時(shí)表示有物體或人員干涉,不能對(duì)該托盤碼垛;

        X08:防護(hù)2(B托盤)檢測(cè),無效時(shí)表示有物體或人員干涉,不能對(duì)該托盤碼垛;

        X09:線體開關(guān)控制信號(hào),當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)線體才能轉(zhuǎn)動(dòng)。

        2.2 輸出信號(hào)

        Y00:抓手控制,有效夾緊,無效松開。受面板M160控制;

        Y01:抓手輥A轉(zhuǎn)動(dòng)控制。系統(tǒng)內(nèi)部PLC控制,X03信號(hào)有效時(shí)停止該信號(hào),同時(shí)受X05控制;

        Y02:A線線體轉(zhuǎn)動(dòng)控制,當(dāng)X03、X05都有效時(shí)停止該信號(hào)(來料太多);

        Y03:抓手輥B轉(zhuǎn)動(dòng)控制。系統(tǒng)內(nèi)部PLC控制,X04信號(hào)有效時(shí)停止該信號(hào),同時(shí)受X05控制;

        Y04:B線線體轉(zhuǎn)動(dòng)控制,當(dāng)X04、X06都有效時(shí)停止該信號(hào)(來料太多);

        Y13:A線裝滿指示;

        Y14:B線裝滿指示;

        Y15:碼垛指示燈控制,該信號(hào)有效表示正在碼垛。

        2.3 M輔助繼電器

        M350:A線滿標(biāo)示ON表示滿;

        M351:B線滿標(biāo)示ON表示滿;

        M352:A線托盤移動(dòng)標(biāo)示ON表示移開;

        M353:B線托盤移動(dòng)標(biāo)示ON表示移開;

        M354:A線清托盤;

        M355:B線清托盤;

        M356:B線有料但是沒托盤標(biāo)志。

        3 梯形圖設(shè)計(jì)

        控制抓手梯形圖如圖2,托盤移走梯形圖如圖3。

        圖2 控制抓手梯形圖程序

        圖2 中,M160用來控制抓手,當(dāng)總停(X009)開啟時(shí),A檔信號(hào)(X03)沒來時(shí),A抓手輥控制(Y01)有效,反之來料后停止轉(zhuǎn)動(dòng);總停(X009)開啟時(shí),A檔信號(hào)(X03)、A線體檢測(cè)信號(hào)(X05)沒來時(shí),A線體轉(zhuǎn)動(dòng)控制(Y02)有效,反之兩種感應(yīng)都有效,則停線體;總停(X009)開啟時(shí),B檔信號(hào)(X05)沒來時(shí),B抓手輥控制(Y03)有效,反之來料后停止轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)總停(X09)開啟時(shí),B檔信號(hào)(X04)、B線體檢測(cè)信號(hào)(X06)沒來時(shí),B線體轉(zhuǎn)動(dòng)控制(Y04)有效,反之兩種感應(yīng)都有效,則停線體。

        圖3 托盤移走梯形圖

        圖3 中,X01無效(托盤移走)5 s后將A線托盤移動(dòng)標(biāo)志M352置位,M354由程序復(fù)位托盤移動(dòng)標(biāo)志;X02無效(托盤移走)5 s后將B線托盤移動(dòng)標(biāo)志M353置位,M355由程序復(fù)位托盤移動(dòng)標(biāo)志。

        4 機(jī)器人移動(dòng)點(diǎn)位分布設(shè)計(jì)

        (1)A線點(diǎn)位如下:

        GP0:A線取件點(diǎn);

        GP1:A線準(zhǔn)備取件點(diǎn);

        GP2:過渡點(diǎn)備份(先記錄,之后進(jìn)入工藝在工藝?yán)镞^渡點(diǎn))。

        (2)B線變量如下:

        GP10:B線取件點(diǎn);

        GP11:B線準(zhǔn)備取件點(diǎn);

        GP12:過渡點(diǎn)備份(先記錄,之后進(jìn)入工藝在工藝?yán)镞^渡點(diǎn))。

        (3)A線、B線GP點(diǎn)分布。圖4為A線、B線GP點(diǎn)分布圖側(cè)視圖,圖4A線、B線為GP點(diǎn)位置俯視圖。

        圖4 A、B線GP點(diǎn)分布圖側(cè)視圖

        取件點(diǎn)即能抓袋的位置,準(zhǔn)備取件在在取點(diǎn)的正上方(只有Z方向有偏移),為了確保速度的連貫性,取件點(diǎn)與準(zhǔn)備取件點(diǎn)在Z方向距離要大于300 mm。過渡點(diǎn)應(yīng)該在準(zhǔn)備取件點(diǎn)上面,X、Y方向的坐標(biāo)可適當(dāng)向托盤做些量偏移,方便過渡。過渡點(diǎn)是每層提高一個(gè)袋的厚度,所以在取點(diǎn)時(shí)要注意確保在碼到最高層時(shí)不要超過機(jī)器人運(yùn)行高度。準(zhǔn)備放件點(diǎn)在放件點(diǎn)的正上方,準(zhǔn)備放件點(diǎn)是每層提高一個(gè)袋的厚度,所以在取點(diǎn)時(shí)要注意確保在碼到最高層時(shí)不要超過機(jī)器人運(yùn)行高度。

        圖5 GP點(diǎn)位置俯視圖

        5 機(jī)器人控制程序設(shè)計(jì)

        5.1 主程序

        通過上面分析得知B線要比A線快很多,所以B線優(yōu)先。主程序如下:

        IFM356==OFF 7 上次B線有料但是沒托盤

        IF X04==ON 0 B左線有料

        IF X#(2)==ON 1 判斷是否有托盤

        IFM#(353)==ON 2 B托盤被移開過5秒

        SETGI#(92)1 把碼垛數(shù)置為1

        MOVJVJ=65%GP#11 PL=9 運(yùn)動(dòng)到準(zhǔn)備取

        件點(diǎn)

        DOUTM#(355)=ON 清除托盤移動(dòng)標(biāo)志

        Time 200

        DOUTM#(355)=OFF 清除托盤移動(dòng)標(biāo)志

        CALL right調(diào)用B托盤工藝文件

        Else 2 B托盤沒被被移開過

        IFM#(351)==OFF 3 B托盤是否已碼垛,ON

        的碼滿

        MOVJVJ=65%GP#11 PL=9 運(yùn)動(dòng)到準(zhǔn)備取

        件點(diǎn)

        CALL right 調(diào)用B托盤工藝文件

        Else 3

        DOUTM#(356)=ON

        ENDIF 3

        ENDIF 2

        Else 1

        DOUTM#(356)=ON

        ENDIF 1

        Elsif X03==ON 0 A線有料

        IF X#(1)==ON 4 判斷是否有托盤

        IFM#(352)==ON 5 A托盤被移開過5秒

        SETGI#(91)1把碼垛數(shù)置為1

        MOVJVJ=65%GP#1 PL=9 運(yùn)動(dòng)到準(zhǔn)備取件

        點(diǎn)

        DOUTM#(354)=ON 清除托盤移動(dòng)標(biāo)志

        Time 200

        DOUTM#(354)=OFF 清除托盤移動(dòng)標(biāo)志

        CALL left調(diào)用A托盤工藝文件

        Else 5 A托盤沒被被移開過

        IFM#(350)==OFF 6 A托盤是否已碼垛,ON

        的碼滿

        MOVJVJ=65%GP#1 PL=9 運(yùn)動(dòng)到準(zhǔn)備取件

        點(diǎn)

        CALL left 調(diào)用A托盤工藝文件

        ENDIF 6

        ENDIF 5

        ENDIF 4

        ENDIF 0

        Else 7 上次B線有料但是沒托盤,就判斷A

        線是否需搬

        DOUTM#(356)=OFF 清上次B線有料但是沒

        托盤標(biāo)志

        Endif 7

        Main1:用于當(dāng)B線條件不滿足時(shí),再判斷一次

        A線,因?yàn)橹鞒绦騃F太多所

        以獨(dú)立一個(gè)程序

        IF X03==ON 1 A線有料

        IF X#(1)==ON 2 判斷是否有托盤

        IFM#(352)==ON 3 A托盤被移開過5秒

        SETGI#(91)1 把碼垛數(shù)置為1

        MOVJVJ=65%GP#1 PL=9 運(yùn)動(dòng)到準(zhǔn)備取件

        點(diǎn)

        DOUTM#(354)=ON 清除托盤移動(dòng)標(biāo)志

        Time 200

        DOUTM#(354)=OFF 清除托盤移動(dòng)標(biāo)志

        CALL left 調(diào)用A托盤工藝文件

        Else 3 A 托盤沒被被移開過

        IFM#(350)==OFF 0 A 托盤是否已碼垛,ON

        的碼滿

        MOVJVJ=65%GP#1 PL=9 運(yùn)動(dòng)到準(zhǔn)備取

        件點(diǎn)

        CALL left 調(diào)用A托盤工藝文件

        ENDIF 0

        ENDIF 3

        ENDIF 2

        ENDIF 1

        5.2 A托盤子程序

        A托盤子程序如下:

        DOUTM#(350)=OFF 清除碼垛標(biāo)志

        DOUT Y#(13)=OFF 滅碼滿指示燈。

        DOUT Y#(15)=ON 點(diǎn)亮碼垛中指示燈。

        DOUTM#(160)=OFF 打開手抓

        WTAIT X#(0)==OFF T=0 檢測(cè)手抓是否打

        開到位

        MOVJVJ=65%GP#1 PL=9 運(yùn)動(dòng)到準(zhǔn)備取件

        點(diǎn)

        WAIT X#(3)==ON T=0 檢測(cè)抓手輥上是否

        有料

        MOVL VL=500.0MM/SGP#0 PL=0 運(yùn)動(dòng)到取

        件點(diǎn)

        TIME T=50延時(shí)50ms 確保手抓準(zhǔn)確到位

        DOUTM#(160)=ON 夾緊手抓

        PALLET#1 執(zhí)行1號(hào)工藝,計(jì)算擺放位置做準(zhǔn)

        WTAIT X#(0)==ON T=0 檢測(cè)手抓是否夾緊

        到位

        WTAIT X#(1)==ON T=0 判斷是否有左托盤

        MOVL VL=1200.0MM/SGP#1 PL=9 提起

        WAIT X#(14)==ON T=0 確認(rèn)總起動(dòng)信號(hào)有

        WAIT X#(7)==OFF T=0 確認(rèn)沒有人員進(jìn)入

        機(jī)器人工作區(qū)

        MOVJVJ=100%GP#81 PL=9 運(yùn)動(dòng)過渡點(diǎn)

        MOVJVJ=100%GP#90 PL=9 運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備放件

        點(diǎn)

        MOVL VL=2000.0MM/SGP#91 PL=0 運(yùn)動(dòng)到放

        件點(diǎn)

        TIME T=50 延時(shí)50ms確保手抓準(zhǔn)確到位

        DOUTM#(160)=OFF 打開手抓

        WTAIT X#(0)==OFF T=0 檢測(cè)手抓是否打

        開到位

        INC GI#(91) 放完1件,把垛數(shù)加1。

        TIME T=50 延時(shí)50ms確保手抓打開準(zhǔn)確到

        位,(可以不要)

        MOVL VL=2000.0MM/SGP#90 PL=9 運(yùn)動(dòng)到

        放件點(diǎn)

        MOVJVJ=100%GP#81 PL=9 運(yùn)動(dòng)到過渡點(diǎn)

        IF GI#(91)==31 1

        DOUT Y#(15)=OFF 已碼滿,清除碼垛指示

        燈。

        DOUT Y#(13)=ON 點(diǎn)亮碼滿指示燈。

        DOUTM#(350)=ON 置碼滿標(biāo)志

        SETGI#(91)1把碼垛數(shù)置為1

        ENDIF 1

        RET返回主程序

        5.3 B托盤子程序

        B托盤子程序如下:

        DOUTM#(351)=OFF 清除碼垛標(biāo)志

        DOUT Y#(14)=OFF 滅碼滿指示燈。

        DOUT Y#(15)=ON 點(diǎn)亮碼垛中指示燈。

        DOUTM#(160)=OFF 打開手抓

        WTAIT X#(0)==OFF T=0 檢測(cè)手抓是否打

        開到位

        MOVJVJ=100%GP#11 PL=9 運(yùn)動(dòng)到準(zhǔn)備取

        件點(diǎn)

        WAIT X#(04)==ON T=0 檢測(cè)抓手輥上是否

        有料

        MOVL VL=500.0MM/SGP#10 PL=0 運(yùn)動(dòng)到

        取件點(diǎn)

        TIME T=50 延時(shí)50ms確保手抓準(zhǔn)確到位

        DOUTM#(160)=ON夾緊手抓

        PALLET#2執(zhí)行2號(hào)工藝,計(jì)算擺放位置做準(zhǔn)備

        X#(0)==ON T=0 檢測(cè)手抓是否夾緊到位

        WTAITX#(2)==ON T=0 判斷是否有右托盤

        MOVL VL=1200.0MM/SGP#11 PL=9 提起

        WAIT X#(14)==ON T=0確認(rèn)總起動(dòng)信號(hào)有效

        WAIT X#(08)==OFF T=0確認(rèn)沒有人員進(jìn)入

        機(jī)器人工作區(qū)

        MOVJVJ=100%GP#82 PL=9 運(yùn)動(dòng)到過渡點(diǎn)

        MOVJVJ=100%GP#90 PL=9 運(yùn)動(dòng)到準(zhǔn)備放

        件點(diǎn)

        MOVL VL=2000.0MM/SGP#91 PL=9 運(yùn)動(dòng)到

        放件點(diǎn)

        TIME T=50延時(shí)50ms確保手抓準(zhǔn)確到位

        DOUTM#(160)=OFF 打開手抓

        WTAIT X#(0)==OFF T=0 檢測(cè)手抓是否打

        開到位

        INC GI#(92) 放完1件,把垛數(shù)加1。

        TIME T=50延時(shí)50ms確保手抓打開準(zhǔn)確到位,

        (可以不要)

        MOVL VL=2000.0MM/SGP#90 PL=9 運(yùn)動(dòng)到

        放件點(diǎn)

        MOVJVJ=100%GP#81 PL=9 運(yùn)動(dòng)到過渡點(diǎn)

        IFGI#(92)==31 1如果已經(jīng)碼滿

        DOUT Y#(15)=OFF 已碼滿,清除碼垛指示

        燈。

        DOUT Y#(14)=ON 點(diǎn)亮碼滿指示燈。

        DOUTM#(351)=ON置碼滿標(biāo)志

        SETGI#(92)1把碼垛數(shù)置為1

        ENDIF 1

        RET返回主程序

        6 結(jié)語(yǔ)

        工業(yè)機(jī)器人是工業(yè)和服務(wù)業(yè)的重大生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備,也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。工業(yè)機(jī)器人代替人工可以進(jìn)行重復(fù)性的物料搬運(yùn)工作,在自動(dòng)生產(chǎn)線上具有廣闊的應(yīng)用,所以工業(yè)機(jī)器人在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用將大大的提升企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力,對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。

        [1] 徐元宣.工業(yè)機(jī)器人[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,1999.

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