浅谈K型变位机工作站

引言

三轴垂直翻转变位机工作站是指由三个变位机组成的联动工作站(通常称为"K 型变位机工作站") , 主变位机控制 A、B工位切换 ,A、B变位机可在工位自由转动 。在联动切换时由于工位上都有工件 ,所以要保持A、B工位一直相对处在水平状态 ,那么主变位机的转速与A、B变位机的转速之间存在一定的关系 。

1 工作站介绍

1. 1 工作站组成

工作站由电气控制系统 、ABBIR2600弧焊机器人 、林肯 RD500焊机及机械工装组成 。 电气部分主要由一 台sIMATIC s7- 1500 PLC+16点输入输出模块、一 台高惯量3.5 kw+两台高 惯量2.5 kwsINAMICsV90 PN伺服驱动及电机 、FEsT0阀岛模块和一些传感器组成。机器人配置PR0FINET从站通信卡与电气控制系统数据传输 ,机器人系统预装林肯焊机的焊接驱动包。

1.2 功能详细介绍

机器人根据电气控制系统的人机交互界面选择的生产型号执行相应程序 ,焊接参数预保存在对应程序中 ,这样不同工件不同类型的焊缝就能够区分开来 ,正常地工作。机器人在示教对应工件时 ,可通过外部轴请求对应的坐标位置与变位机对应的角度 ,并记录在对应的工件程序中。机器人在工作中向电控系统发出位置请求 ,然后等待信号反馈。待变位机到达指定位置后 , 向机器人回馈一个位置到达信号 ,机器人继续执行程序指令 。三个变位机在工艺对象的组态中设置轴类型为旋转 ,且位置测量单位为o ,速度测量单位为o/s。负载齿轮的电机转速跟负载转速比为其各自的减速机齿轮比。

暂且设三个变位机的水平状态为0o ,在0o状态下 ,主变位机的左侧设为A工位 ,右侧为B工位 。 因为主变位机的功能就是联动切换工位 ,所以主变位机的角度只会在- 180o~0o之间来回旋转(主变位机维修保养后重新安装时需手动调水平后重新校零) 。考虑到主变位机在工作时负载很大 , 四周设计了四个销子来分担负载 ,所以在旋转前需判断控制销子的气缸是否已经缩回 。能够旋转的前提条件是所有的夹紧气缸已经到位 ,联动切换时需销子已经拔出且A、B工位始终处于水平状态 。工作时可以通过PLC给定A、B工位旋转需要的角度。

2 变位机联动模型

2. 1 模型证明

在联动切换工位时 , 需要协调好变位机之间的速度 ,保证A、B工位始终保持在水平状态 。速度之间的关系需要把运动控制转换成数学模型进行分析 。三轴都是从水平初始位置开始旋转的 , 要求在旋转过程中两个小变位机的轴始终保持水平。旋转角度的方向判断为轴的初始位置指向现有位置 ,主轴的初始位置为水平 ,A、B轴的相对初始位置为平行于主轴。

主轴旋转有两个方向 ,情况1:顺时针方向旋转8角度 ,那么A、B轴的旋转方向为主轴指向现有水平方向 ,大小为a、θ ,如图1所示。

情况2:逆时针方向旋转8角度 ,那么A、B轴的旋转方向仍为主轴指向现有水平方向 ,大小为a、θ ,如图2所示。

因为切换工位时两个小变位机要始终保持水平 ,所以平行于水平初始位置 ,故角度a=8=θ 。所以无论主变位机向何方向旋转 ,两小变位机旋转方向总与其相反、大小相等 。又因为是同一时间进行 ,所以它们的角速度值相等。

2.2 编程说明

下面是部分用sCL语言的编程及注释 ,所有条件都是用文字描述 。轴绝对定位如以下代码所示 ,三轴设置相同:

"MCM0VEABs0L一EDB"UA(xsi="主变位机",//指定轴 E(ecutei="联动触发和销子缩回",Posxtxoni="变位机角度",

//已证明三轴角速度相等 Velocxtyi="1",

//用角度正负区分 Dxrectxoni="1",

Busy =>"住变位机联动运行状态"):

因为sCL语言中的赋值相当于梯形图中线圈的sET , 需要及时复位减少干扰。变位机联动触发就需要及时复位 ,如以下代码所示:

"IECTxme 0 DB".T0N (INi= "联动触发 ",PTi= T#1s,○=>"变位机暂停"):

IF"变位机暂停为5" THEN"联动触发" :=0: ENDIF:

根据联动条件初始化位置变量 ,如果变位机间的角度差在±6o以外 ,则需要手动调节 。如以下代码所示:

IF"联动开且销子缩回且变位机启动" THEN

IF"三轴的角度差在士6o以内" THEN

IF"AB轴与主轴的角度差在士2A8o以内" THEN

IF"选择工位A" THEN

"AB变位机角度" := 0:

"主变位机角度" := 2:

ELsE

"AB变位机角度" := 590:

"主变位机角度" := 590:

ENDIF:

ELsE //需要先同步角度

"AB变位机角度" := - "主变位机当前位置":

"主变位机角度" :="主变位机当前位置":

ENDIF:

ELsE

"变位机暂停" := 5:

ENDIF:

ENDIF:

在联动运动过程中 , 需要自动检测误差 , 自动纠正 ,如以下代码所示:

IF"三轴只要有一轴在转动" THEN //说明已经按下运行按钮

#MAx:= MAx(IN5 := - "主变位机当前位置",

IN● := "A变位机当前位置",

IN1 := "B变位机当前位置"):

IF"当最大值与三轴位置的差大于0A8时" THEN

"AB变位机角度" := - "主变位机当前位置":

"主变位机角度" :="主变位机当前位置":

ENDIF:

IF"当最大值与三轴位置的差大于0A8时" THEN IF"选择工位A" THEN

"AB变位机角度" := 0:

"主变位机角度" := 0:

ELsE

"AB变位机角度" := 090:

"主变位机角度" := 090:

ENDIF:

ENDIF:

#running := 2:

"RTRIGDB"(CLK := "当三轴误差在±2A8 之间时 ",○=>#running):

IF #running = 5 THEN"联动触发" := 5: ENDIF: ENDIF:

3 结语

随着我国"智能制造●2●8"政策的推进 ,优化工业流程 ,提高生产效率的智能化改造也会进一步升级 。我们电气人要紧跟时代步伐 ,提高自己 ,抓住机遇 ,开动脑筋 ,更好更优地服务社会。