玻璃、陶瓷加工业用的工业机器人
通过上网查资料,我了解到2010年的时候,中国工业机器人总有量已经超10000台,约占全球总数的0.6%。同时,需求量将会超过3000台。中国工业机器人市场将进入高速发展时期。这主要是由于我们国家现在正处的国情和所处的世界境遇。现在机器人已经慢慢融入到我们的社会的各行各业。同时,也在不断地给我们的工业发展带来诸多便利。
那么,下面我就对工业机器人在玻璃、陶瓷加工业方面做些探讨与分析工业机器人在这个行业的发展前景做些设想。
基于玻璃、陶瓷产业大家相比不会感觉很陌生。而工业机器人虽然已经进入大家的视线很多年,但是我相信大家对于机器人多少还会感觉一点陌生感吧!那么,我就从这个陌生的机器人先给大家讲起。
一、工业机器人的由来:
1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念,并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节,利用人手对机器人进行动作示教,机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1959年UNIMATION公司的第一台工业机器人在美国诞生,开创了机器人发展的新纪元。最早的关节机器人UNIMATION的V AL(very advantage language)语言
也成为机器人领域最早的编程语言在各大学及科研机构中传播,也是各个机器人品牌的最基本范本。其机械结构也成为行业的模板。其后,UNIMATION公司被瑞士STAUBLI收购,并利用STAUBLI的技术优势,进一步得以改良发展。日本第一台机器人由KAWASAKI从UNIMATION进口,并由kawasaki模仿改进在国内推广。
二、工业机器人的定义:
工业机器人的定义在国际上还没有统一的规定. 但普遍认为它是“在三维空间中,具有高自由度, 能进行多种动作功能的设备”。现代的工业机器人可定义为“具有类似人体上肢臂、手动作功能的、可进行多种动作的设备, 或具有感觉功能、认识功能, 能进行自律性行动的设备, 即智能机器人”。
三、工业机器人的特点:
(1)技术先进工业机器人集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体,通过对过程实施检测、控制、优化、调度、管理和决策,实现增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染,是工业自动化水平的最高体现。
(2)技术升级工业机器人与自动化成套装备具备精细制造、精细加工以
及柔性生产等技术特点,是继动力机械、计算机之后,出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工
具,是实现生产数字化、自动化、网络化以及智能化的重要手段。
(3)应用领域广泛工业机器人与自动化成套装备是生产过程的关键设备,可用于制造、安装、检测、物流等生产环节,并广泛应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业,应用领域非常广泛。
(4)技术综合性强工业机器人与自动化成套技术,集中并融合了多项学科,涉及多项技术领域,包括工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机器人构建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化以及精细物流等先进制造技术,技术综合性强。
四、工业机器人的动力源:
目前工业机器人使用的动力源有电气式、液压式、气动式、机械式及真空吸附和磁力式等, 在电气式动力源中多用伺服电机和步进电机。伺服电机与微型机相结合, 可以完成各种控制, 所以被广泛的应用于各种工业机器人上。直线运动的部件直接采用直线电机驱动。由于不需要运动转换机构, 所以具有高速、高精度的优良控制性能。不断发展和改进的步进电机由于能适应多种控制形式而在工业机械人中得到广泛的普及。在液压动力源中, 喷嘴挡板式电液伺服阀可获得高精度的位置和速度控制是应用最广泛的控制元件。气动式动力源所使用的介质是可压缩的气体, 所以给控制带来很大困难, 只限于在单纯作双位置动作控制时采用。
为了实现动力源的小型、高输出, 多自由度,文章还报道了目前正在开发的超声波马达、记忆合金驱动元件以及生物微型机械手用压电动力源等
五、工业机器人在玻璃行业的应用:
机器人资料1、(1)某平板玻璃生产线由于经常发生人工堆垛玻璃而发生玻璃表面擦伤及沾染污渍而导致玻璃报废,而且搬运过程中浪费了大量劳力,工作效率很低。因此,东南大学控制系经过努力研究、实验。最终研究出来了一个机器人,这个机器人从而解决以上的人所达不到的目的。
(2)以下三幅图便是我们研究的机器人相关结构图:
图 1 UP6 型机器人外观简化图
图2  ABB-UP6 型机器人机构简图
图3 ABB 工业机器人自动码垛系统平面布置图
(3)为了解决上面的难题,我们采用了4 台ABBUP 6 工业机器人并将其加以改造,从而用于自动码垛系
统的作业,ABB UP6 机器人自动装箱、码垛系统是一种集成化的系统,它包括工业机器人、控制器、编程器、机器人手爪、在线机器人视觉系统和码垛模式软件。系统配置自动称重、贴标签和检测与通信系统。并与生产控制系统相连接,以形成一个完整的集成化玻璃生产线。这种柔性码垛系统通过机器人用吸盘式手爪抓取平板玻璃,并进行玻璃码垛作业。
2、(1)玻璃基板搬运机器人是一种应用于无尘或真空环境下的传输用工业机器人, 它主要应用在FPD产业中, 联结前后段制程并在各制程中实现玻璃基板的交换与传递。因此,该玻璃基板搬运机器人应具有高刚度、高速度、高定位。
(2)目前, FPD 产业中玻璃基板搬运机器人常用构型有多关节型机器人、直角坐标型机器人和圆柱坐标型机器人。多关节型机器人通常含有4~ 6个自由度,定位精确度高, 灵活性大, 但其运动控制和轨迹规划较复杂, 手臂结构刚性较低, 且设计制造该类型机器人成本较高。直角坐标型机器人通常具有2~ 3个自由度,其运动空间常为长方体, 该类型机器人结构简单, 结构刚性好, 定位精度高, 但其体积大, 运动时的空间利用率低。
3、玻璃码垛机器人的特点就是高速和重载。玻璃是片状物品,面积较大(本项目最大码垛玻璃尺寸:2440×3660mm),高速600片/h,但速度问题按照目前
技术水平,完全能达到;中片玻璃其重量在360kg以下,因此机器人抓起重量应不低于360kg,360kg对于
六轴机器人是属于重载,目前国内机器人均属于轻载,其抓起重量在150 kg以下。国外用于玻璃码垛超重载机器人最大抓起重量已达到1200 kg,因此研发重载、超重载机器人,是机器人发展的必然趋势。
4、估计已有多达250个机器人正在世界玻璃工业中工作。其用途十分广泛:雷
达设备、电视显象管、白炽灯泡、日光灯管、平板玻璃、广口瓶以及玻璃容器的生产。如果说资方把自己贡献于这项技术, 这只不过是机器人在玻璃工业中应用的光明未来的开端。
5、机器人的首要用途之一是在玻璃输送的操作中,通用机器人被用来码放日
光灯管。机器人的这项工作是要码放灯管的装载板。该装载板放在链式传带旁边的机器人身上。当传送带端头的灯管到达一个限位开关时, 传送带停止了。开关指令机器人,在拾取区内有31 根灯管一正好码一层。机器人就一下拾起这31 根灯管, 转动90 ℃后, 把它们放在四周有立桩的装载板上。当码满24 层时, 机
器人暂停, 并指令传送带送另一组空装载板。
六、工业机器人在陶瓷行业的应用:
1 ( 1) 建立机器人快速制造粘土类陶瓷原型加工系统,针对所加工材料的特性选择合适的刀具和机器人加工轨迹。针对软材料的切削原理,研究针对粘土材