1 引言

制冷器中的水凝器制造已經(jīng)由傳統(tǒng)手工焊接方式焊接逐步轉(zhuǎn)向焊接機(jī)器人工作站或者自動(dòng)焊接流水線焊接

。采用自動(dòng)焊接可以較大程度的保證工件的焊接質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)減少焊接對(duì)生產(chǎn)者的身體傷害。水冷式冷水機(jī)用的冷凝器常用的是殼管式冷凝器，其主要結(jié)構(gòu)由分子篩、干燥包、和堵頭組成。外殼采用5mm以上厚度之不銹鋼管制成，經(jīng)防銹處理，耐壓可以達(dá)到30kg/cm

以上。因不同水凝器的尺寸、結(jié)構(gòu)有差異，設(shè)計(jì)一款適用于自動(dòng)焊接機(jī)器人工作站的變位機(jī)具有很重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值

。

模型小鼠淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化反應(yīng)明顯下降，與對(duì)照組比較，PI值明顯下降，差異顯著（P＜0.01）。ig給予金釵石斛破壁粉及陽性對(duì)照左旋咪唑后，均能促進(jìn)小鼠脾淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化反應(yīng)，與模型組比較，PI值明顯上升，差異顯著（P＜0.05、0.01）。結(jié)果見圖2。

2 變位機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

2.1 工作站總體布局設(shè)計(jì)

目前市面上適合連續(xù)作業(yè)的精密焊接機(jī)器人極限臂展不超過2.4m，冷凝器的尺寸為500mm x 400mm x 20mm，尺寸較小，常規(guī)的焊接機(jī)器人能夠滿足其焊接范圍需求，但焊接直接需要將冷凝器的堵頭壓裝、涂膠再進(jìn)行焊接，為了實(shí)現(xiàn)全流程的自動(dòng)化操作，在該工作站中配置一臺(tái)裝配機(jī)器人。因此，本變位機(jī)搭配雙機(jī)器人的焊接站，其中一臺(tái)機(jī)器人為上料機(jī)器人，另一臺(tái)機(jī)器人為焊接機(jī)器人，該焊接工作站的主要組成有：上料工裝、機(jī)器人上料夾具、人機(jī)交互、變位機(jī)、壓裝機(jī)構(gòu)、機(jī)架、裝配機(jī)器人、主控柜、焊接主機(jī)、裝配機(jī)器人控制柜、焊接機(jī)器人控制柜、凈化除塵裝置、送絲機(jī)構(gòu)、焊接機(jī)器人、清槍剪絲機(jī)構(gòu)、遮光慕，其基本布局如圖1所示。

焊接機(jī)器人與裝配機(jī)器人的選型要考慮通用性，性價(jià)比較高，且具備較好的焊接工藝性

。本工作站選用ABB的IRB1600作為焊接機(jī)器人，該機(jī)器人為6軸機(jī)器人，工作半徑為1.2m,有效載荷10kg，配置CMT焊接主機(jī)、焊絲機(jī)構(gòu)和清槍機(jī)構(gòu)，其焊接機(jī)器人的工作半徑圖如圖2所示。

2.2 變位機(jī)設(shè)計(jì)

變位機(jī)的功能主要是滿足水凝器的裝配和焊接中不同工位的轉(zhuǎn)換

。變位機(jī)分為三個(gè)工位，分別是人工上下料工位、自動(dòng)裝配工位、焊接工位。不同的工位之間步進(jìn)旋轉(zhuǎn)，依靠一組凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)定位，定位精度高。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。在變位機(jī)底盤安裝步進(jìn)電機(jī)和減速機(jī)，三個(gè)工位之間成120度布局，每個(gè)工位帶有定位夾具和放料板。

在每個(gè)工位都配有本體夾持機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)有一組氣缸安裝手指定位銷組成，當(dāng)PLC發(fā)出定位信號(hào)后，手指氣缸推出到變位機(jī)底板的定位槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)定位鎖緊

。工件的壓裝和焊接分為兩個(gè)不同工位，兩個(gè)工位均帶有直線軸承能夠承受部分徑向力，能夠保證壓裝過程中工件能平穩(wěn)直線移動(dòng)。同時(shí)拉緊彈簧在變位機(jī)啟動(dòng)時(shí)能保證壓裝模組快速復(fù)位。

對(duì)工件冷凝器進(jìn)行裝配之前，首先需要將配件擺放到托盤內(nèi)的固定位置，裝配機(jī)器人才能將配件依次抓取安裝到冷凝器的安裝位置，因此需要設(shè)計(jì)配件上料模組。該模組隨著轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，但與工位之間位置固定，模組內(nèi)有三個(gè)放置孔，分別放置干燥包、堵蓋、分子篩三種配件。機(jī)器人抓料機(jī)構(gòu)實(shí)為裝配機(jī)器人末端法蘭盤安裝的夾具，該抓料機(jī)構(gòu)分等邊三角形盤形機(jī)構(gòu)，三角盤的三個(gè)角分別安裝兩個(gè)夾爪機(jī)構(gòu)和一個(gè)真空吸盤，分別用螺釘固定。兩個(gè)夾爪機(jī)構(gòu)有小型氣缸和夾爪組成，分別用以抓取干燥包和分子篩，而真空吸盤用以吸住堵蓋頂端。該機(jī)構(gòu)的三角盤中心處設(shè)計(jì)為機(jī)器人末端法蘭盤相同的結(jié)構(gòu)，可以采用氣動(dòng)快換頭設(shè)計(jì)，來與機(jī)器人末端法蘭盤聯(lián)結(jié)。

在PPP項(xiàng)目中，當(dāng)建設(shè)項(xiàng)目的不同主體在確定股權(quán)比例之后，還要對(duì)負(fù)債水平進(jìn)行合理的確定。通常表現(xiàn)為股權(quán)比例高，債務(wù)比例就會(huì)低，所帶來的經(jīng)濟(jì)效益就會(huì)多，因此，在對(duì)大規(guī)模的建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行投資時(shí)，都會(huì)選擇較高的債本比例。

為驗(yàn)證優(yōu)化變位機(jī)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，將變位機(jī)配合焊接機(jī)器人工作站導(dǎo)入RobotStudio中進(jìn)行整體仿真

。首先，將變位機(jī)創(chuàng)建為機(jī)械裝置，方便在控制器中添加邏輯指令，才能通過編輯程序加以控制。

2.3 氣動(dòng)設(shè)計(jì)

水凝器焊接工作站的變位機(jī)的主要作用是配合雙機(jī)器人的裝配與焊接，其工作流程如圖6所示。

(1)

(2)將整個(gè)上部組件設(shè)為L2；

腫瘤邊緣相對(duì)清晰的有8例，邊界全部或部分不清的有9例患者腫瘤周圍脂肪間隙消失。腫瘤累及腸系靜脈、動(dòng)脈、胰腺的有4例。胃腸道間質(zhì)瘤附近呈線性增厚的有1例，CT增強(qiáng)掃描表現(xiàn)為明顯強(qiáng)化。

本文通過動(dòng)力學(xué)仿真軟件Workbench對(duì)某型號(hào)移動(dòng)式篩分站采用的新型半內(nèi)藏式液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)滾筒建立虛擬樣機(jī)模型，對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行仿真靜力學(xué)分析和疲勞分析，用理論計(jì)算得到應(yīng)力的值和仿真分析計(jì)算的值比較，證明了虛擬樣機(jī)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)的可行性和合理性，為采用半內(nèi)藏式液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)滾筒的設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。

(2)

其中

為活塞桿直徑(mm)，一般取

=0

3

1997年，一場廣為人知的人機(jī)大戰(zhàn)打響。加里·卡斯帕羅夫試圖衛(wèi)冕國際象棋冠軍。雖然他曾打敗過IBM的象棋程序深藍(lán)，但在復(fù)賽中被打敗了,這立刻成為頭條。人們疑慮的是：機(jī)器腦的邏輯思維能夠比肩人類？甚至還超過人類？當(dāng)時(shí)有專家打賭：在國際象棋比賽中戰(zhàn)勝人類的機(jī)器，在圍棋比賽中未必能獲勝。因?yàn)閲鍖?duì)弈需要戰(zhàn)略思維，需要全局觀念。然而，歷史又開了一個(gè)大玩笑。

(1)從原組部件中選中變位機(jī)底部電機(jī)，創(chuàng)建為L1，將底部電機(jī)組件設(shè)為BaseLink；

氣缸的實(shí)際拉力為：

3 仿真設(shè)計(jì)

3.1 工序要求

變位機(jī)壓裝工位下面帶有兩個(gè)氣缸，當(dāng)使用空氣壓力為0.5MPa時(shí)，氣缸理論輸出力

=10.1N。已知變位機(jī)的質(zhì)量為60kg，氣缸與表面的摩擦力

為0.5，氣缸行程

=40mm，氣缸的響應(yīng)時(shí)間

=0.2s。氣缸的理論推力為：

人工將其他三種物料放入相應(yīng)的工裝后；人工雙手啟動(dòng)，變位機(jī)變位一；變位后，裝配機(jī)器人和壓裝機(jī)構(gòu)將各個(gè)部件裝配到一起；變位二，后焊接機(jī)器人對(duì)壓蓋進(jìn)行焊接；再次變位后人工對(duì)完成的產(chǎn)品下料。

3.2 仿真設(shè)置

通過壓裝模組將干燥包壓入冷凝管中(如圖4)，壓裝模組的主體機(jī)構(gòu)為一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)夾送輪來夾持一根壓桿進(jìn)入冷凝管孔內(nèi)，夾送輪采用兩排共六個(gè)輥輪設(shè)置，保障夾送輪正反轉(zhuǎn)不卡頓。此時(shí)，轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)與壓裝模組的位置對(duì)應(yīng)精度要求高，壓桿的移動(dòng)速度要求快，故電機(jī)選用伺服電機(jī)，保證速度快且壓裝精度穩(wěn)定。壓裝機(jī)構(gòu)安裝在一個(gè)水平方向移動(dòng)的模組上，模組支座用螺栓固定在工作站的工作臺(tái)上面。模組采用伺服驅(qū)動(dòng)，全閉環(huán)控制，能保證水平方向移動(dòng)精度控制在0.02mm以內(nèi)，壓裝機(jī)構(gòu)上下移動(dòng)同樣采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。模組內(nèi)采用兩組雙導(dǎo)軌設(shè)計(jì)，保證壓裝機(jī)構(gòu)移動(dòng)的穩(wěn)定性。

對(duì)照組方法---于常規(guī)治療的基礎(chǔ)上給予口服氯吡格雷(國藥準(zhǔn)字J20130007、賽諾菲(杭州)制藥有限公司、2017080711)治療,劑量為75mg,一天一次,療程為1年。

因此，阻擋定位裝置選用的鎖緊氣缸型號(hào)為MXS16-40AS，缸徑為16mm，行程為40mm。其鎖緊氣缸的氣動(dòng)系統(tǒng)由真空發(fā)生器、減壓閥、油霧器、壓力表、分水過濾器，儲(chǔ)氣罐，空壓機(jī)組成，其原理如圖5所示。

其中

為缸徑(mm)，

為氣缸的工作壓力(MPa)

(3)設(shè)置旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)軸設(shè)為圓盤中心軸，最后編譯機(jī)械裝置，完成變位機(jī)機(jī)械設(shè)置。

其操作過程如圖7至9所示。

對(duì)變位機(jī)創(chuàng)建機(jī)械裝置后，再對(duì)工作站整體設(shè)置Smart組件，對(duì)機(jī)器人示教，Rapid程序編輯，仿真設(shè)置，完成余下仿真工作。通過仿真驗(yàn)證，結(jié)果顯示變位機(jī)在三個(gè)不同工位可以順利步進(jìn)，其過程與工作站本體、雙機(jī)器人之間無干涉，說明該變位機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。

3.3 Smart組件設(shè)置

在變位機(jī)的機(jī)械裝置設(shè)置后，需要對(duì)焊接工作站的兩個(gè)機(jī)器人進(jìn)行Smart組件設(shè)置。仿真需要?jiǎng)?chuàng)建的Smart組件有：裝配機(jī)器人Smart設(shè)置(IRB 2600)、焊接機(jī)器人Smart設(shè)置(IRB 1600ID)。首先，裝配機(jī)器人吸盤夾具能夠?qū)a(chǎn)品主體吸起、放下(主要使用模塊安裝Attacher和拆除模塊Detacher)；將線傳感器(LineSensor)安裝在吸盤處，用來檢測產(chǎn)品信息，并為后續(xù)安裝，拆除提供對(duì)象信息；使用PosMover模塊對(duì)機(jī)械裝置的位置進(jìn)行控制；用Source模塊在產(chǎn)品本體左側(cè)管口生成分子篩和干燥包，模擬工具在此處放置分子篩和干燥包的動(dòng)畫效果。其次，在焊接機(jī)器人的Smart設(shè)置中，使用PoseMover模塊使變位機(jī)工件移動(dòng)到相應(yīng)姿態(tài)，從而配合轉(zhuǎn)盤機(jī)的焊接工位切換。所以為了方便控制，添加了2個(gè)輸入信號(hào)create1和create2，分別控制生成干燥包和生成分子篩。下面以生成分子篩為例，說明信號(hào)連接設(shè)計(jì)流程。連接如下，輸入create2信號(hào)與Source模塊生成分子篩的Execute相連接，達(dá)到給create2信號(hào)，系統(tǒng)自動(dòng)在Source指定地點(diǎn)生成分子篩模塊的效果。后將Source模塊生成分子篩的Copy端，即Source模塊復(fù)制生成的物體與Attacher的child端相連，將LineSensor的SensedPart端，即之前用線傳感器檢測的對(duì)象(產(chǎn)品主體)與Attacher模塊的Parent端相連，作為“父”對(duì)象。從而達(dá)到將Source生成的對(duì)象安裝到LineSensor檢測到的對(duì)象上的效果。同時(shí)給Attacher模塊的Execute端接上creat2信號(hào)。

同理可將create1信號(hào)控制生成的物體按此方法安裝到產(chǎn)品本體上。在生成干燥包的Soruce模塊中的物理特性選項(xiàng)選為Dynamic，生成的干燥包會(huì)自動(dòng)掉到管道底部不會(huì)停留在設(shè)定的生成位置。另外需要對(duì)焊接機(jī)器人和裝配機(jī)器人分別示教目標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)插入運(yùn)動(dòng)指令，合理規(guī)劃機(jī)器人軌跡路徑，插入邏輯指令，完成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑的設(shè)計(jì)。對(duì)路徑進(jìn)行自動(dòng)配置，沿著路徑運(yùn)動(dòng)后，同步到Rapid程序，至此，焊接機(jī)器人工作站的離線仿真設(shè)計(jì)全部完成，點(diǎn)擊仿真選項(xiàng)卡，進(jìn)入main程序，對(duì)工作站進(jìn)行仿真。

4 結(jié)論

本文通過三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)水凝器焊接機(jī)器人工作站變位機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用RobotStudio機(jī)器人仿真軟件對(duì)變位機(jī)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性，方便后期對(duì)變位機(jī)的進(jìn)一步優(yōu)化。本設(shè)計(jì)也作為高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)用的焊接機(jī)器人工作站的優(yōu)化設(shè)計(jì)的一種嘗試，同時(shí)，由于作者技術(shù)水平有限，設(shè)計(jì)內(nèi)容難免有不完善之處，還望業(yè)內(nèi)同仁不吝賜教。

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