基于工业机器人的柔性铣削加工生产线研究
发布时间：2021-06-13 19:31
近年来,伴随着国民经济的不断发展和人民生活水平的提高,制造业中定制化和个性化产品占据越来越重要的位置,产品不断升级换代导致需求频繁变更,柔性自动化生产系统可以根据生产的实际需要增减生产规模,能够满足当前中小批量和多品种以及快速交付的生产需求,提高企业的生产效率,在企业的竞争中获得优势,并且柔性自动化生产线安全稳定,装配灵活,是迎合当前动态市场需求的重要举措。在柔性自动化生产系统中,生产制造所需设备基本上是数控机床,完成产品的制造需要多台数控机床协调配合完成,如何快速精准的收集和整理这些设备工作中产生的信息,并迅速对这些有用信息进行集成处理,从而实现对柔性自动化生产线的集中控制是当前研究的热点。本文在对柔性自动化相关理论研究的基础上结合安川MH5F工业机器人、铣床和PLC等构建了一条能够完成零件搬运、铣削加工和打磨的柔性自动化零件加工生产线,并能够对所加工的铣削件自动检测,对合格品和不合格品进行分类,阐述了构建一条完整的柔性自动化生产线的具体过程,论文研究的主要工作和内容如下:1.在详细分析国内外柔性自动生产线和工业机器人的发展现状和趋势的基础上,根据现有的机器人和铣床以及PLC等设备,...
【文章来源】：天津职业技术师范大学天津市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统架构示意图
15及零件暂存入库单元，以便简化柔性自动化系统的控制和设计，并且便于对柔性自动化生产线的检修和维护。图3-3系统架构示意图柔性自动化生产线主控系统机器人搬运单元机器人搬运单元机器人搬运单元图3-4柔性自动化生产线总体结构该柔性自动化生产线设计安装CP5611的主机作为上位机，各个单元采用西门子公司的S7-200PLC作为控制器，通过PROFIBUS-DP现场总线将PLC连入总线网络，总体结操作总成机器人控制器数字式检测仪表清洁装置（风淋）机器人（机器手）铣加工装置供给、收纳装置去毛刺装置横铣床
16构如图3-4所示。为使整个系统能具备充分的柔性化，能够得到实时监控，上位机上安装有WinCC组态软件，通过对WinCC的组态，可以实现对系统的在线监测，并能对历史数据进行归档，处理数据报警和系统报警[43]。3.4系统硬件设计此次设计的是基于安川工业机器人的柔性自动化生产系统主要由用于机械加工的各种机械装置、用于气路控制的电磁阀等气动部件、用于感知信息的传感器等感应装置、用于控制气缸等部件动作的PLC控制系统、用于驱动设备的电机及用于检测的检测仪表等组成。组成系统框架图如图3-5所示。监控系统PLC控制系统传感器、电磁阀等感应装置机械装置驱动模块电机设备图3-5柔性自动化生产线系统框图3.4.1柔性自动化系统机械结构设计机器人柔性自动化加工系统的机械结构，从结构上看，机器人自动化加工系统分为：机器人(机器手)、机器人控制器、机器人手爪(手卡盘)；操作台、供给/收纳装置(入、出栈平台)、测量仪表、去毛刺装置；横铣床、铣加工装置。从功能上看，系统机械结构可以分为以下六个部分：机器人部分包括机器人(机械臂)、机器人控制器；电气部分包括电气控制箱(中继器，含PLC)、电源电缆、通信电缆、铣床控制器；气动部件包括空气压缩机、调压过滤器、电磁阀、压缩空气管、各种气动卡盘(手爪)去毛刺装置、风淋装置；结构部分包括操作台、供给/收纳装置(入、出栈平台)；检测仪表部分为数字式检测仪表。1.操作台操作台是放置机器人、供给/收纳装置、去毛刺装置、测量装置、清洁装置、机器人控制器的金属制台，气动与电气部件如：调压过滤器、阀门、管路、电缆也固定于操作台上。操作台形如图3-6所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]工业机器人在自动化锻造生产线中的应用[J]. 李明,任芳. 锻造与冲压. 2019(17)
[2]基于PLC和工业机器人的码垛自动化生产线系统研究[J]. 杨娜,方弄玉,吴楚珊. 广东农工商职业技术学院学报. 2019(03)
[3]工业机器人在冲压自动化生产线中的应用研究[J]. 张民敬. 工程建设与设计. 2019(14)
[4]基于工业机器人的自动化生产技术应用探讨[J]. 林森. 湖北农机化. 2019(13)
[5]柔性制造系统在中小企业中的应用和未来的发展[J]. 倪珉. 机械管理开发. 2018(08)
[6]基于优化的六自由度工业机器人NURBS轨迹规划[J]. 乐英,库巍,卢艺,张海威,赵东雷. 组合机床与自动化加工技术. 2017(11)
[7]“工业4.0”背景下的自动化制造技术[J]. 张操棋. 山东工业技术. 2017(21)
[8]基于三次B样条的移动机器人实时轨迹规划研究[J]. 郑天江,李俊杰,陈庆盈,杨桂林,张驰. 制造业自动化. 2017(05)
[9]柔性制造技术的现状研究及发展趋势[J]. 刘晓婉. 科技创新与应用. 2016(25)
[10]智慧制造云中供应链管理的计划调度技术综述[J]. 肖莹莹,李伯虎,侯宝存,施国强,林廷宇,杨晨. 计算机集成制造系统. 2016(07)
博士论文
[1]多品种小批量机加车间数字化制造模式及支持系统研究[D]. 曹军.重庆大学 2012
[2]中国制造业产业升级研究[D]. 杜鹏.武汉大学 2012
硕士论文
[1]基于六自由度工业机器人轨迹跟踪控制的研究[D]. 雷宇欣.长春工业大学 2018
[2]柔性制造技术在转向节加工中的研究及应用[D]. 古甲岭.江苏大学 2017
[3]柔性生产线实训平台的研究及实验开发[D]. 许洋洋.郑州大学 2016
[4]柔性制造系统调度理论及其应用研究[D]. 丁梓健.广东工业大学 2016
[5]面向MES的制造过程信息采集与处理系统研究[D]. 杨海素.南京理工大学 2014
[6]基于柔性的服务型制造敏捷性研究及应用[D]. 李小飞.江苏科技大学 2013
[7]基于机器视觉的工业机器人分拣技术研究[D]. 赵彬.沈阳工业大学 2013
[8]基于PLC自动化控制系统的通信技术研究[D]. 赵晶.东北大学 2012
[9]TFT-LCD产业中系统集成项目管理研究—CIMS系统的构建与实施[D]. 杜晖.北京邮电大学 2012
[10]柔性制造系统实时监控系统的设计与实现[D]. 刘巧红.郑州大学 2010
本文编号：3228184
【文章来源】：天津职业技术师范大学天津市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统架构示意图
15及零件暂存入库单元，以便简化柔性自动化系统的控制和设计，并且便于对柔性自动化生产线的检修和维护。图3-3系统架构示意图柔性自动化生产线主控系统机器人搬运单元机器人搬运单元机器人搬运单元图3-4柔性自动化生产线总体结构该柔性自动化生产线设计安装CP5611的主机作为上位机，各个单元采用西门子公司的S7-200PLC作为控制器，通过PROFIBUS-DP现场总线将PLC连入总线网络，总体结操作总成机器人控制器数字式检测仪表清洁装置（风淋）机器人（机器手）铣加工装置供给、收纳装置去毛刺装置横铣床
16构如图3-4所示。为使整个系统能具备充分的柔性化，能够得到实时监控，上位机上安装有WinCC组态软件，通过对WinCC的组态，可以实现对系统的在线监测，并能对历史数据进行归档，处理数据报警和系统报警[43]。3.4系统硬件设计此次设计的是基于安川工业机器人的柔性自动化生产系统主要由用于机械加工的各种机械装置、用于气路控制的电磁阀等气动部件、用于感知信息的传感器等感应装置、用于控制气缸等部件动作的PLC控制系统、用于驱动设备的电机及用于检测的检测仪表等组成。组成系统框架图如图3-5所示。监控系统PLC控制系统传感器、电磁阀等感应装置机械装置驱动模块电机设备图3-5柔性自动化生产线系统框图3.4.1柔性自动化系统机械结构设计机器人柔性自动化加工系统的机械结构，从结构上看，机器人自动化加工系统分为：机器人(机器手)、机器人控制器、机器人手爪(手卡盘)；操作台、供给/收纳装置(入、出栈平台)、测量仪表、去毛刺装置；横铣床、铣加工装置。从功能上看，系统机械结构可以分为以下六个部分：机器人部分包括机器人(机械臂)、机器人控制器；电气部分包括电气控制箱(中继器，含PLC)、电源电缆、通信电缆、铣床控制器；气动部件包括空气压缩机、调压过滤器、电磁阀、压缩空气管、各种气动卡盘(手爪)去毛刺装置、风淋装置；结构部分包括操作台、供给/收纳装置(入、出栈平台)；检测仪表部分为数字式检测仪表。1.操作台操作台是放置机器人、供给/收纳装置、去毛刺装置、测量装置、清洁装置、机器人控制器的金属制台，气动与电气部件如：调压过滤器、阀门、管路、电缆也固定于操作台上。操作台形如图3-6所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]工业机器人在自动化锻造生产线中的应用[J]. 李明,任芳. 锻造与冲压. 2019(17)
[2]基于PLC和工业机器人的码垛自动化生产线系统研究[J]. 杨娜,方弄玉,吴楚珊. 广东农工商职业技术学院学报. 2019(03)
[3]工业机器人在冲压自动化生产线中的应用研究[J]. 张民敬. 工程建设与设计. 2019(14)
[4]基于工业机器人的自动化生产技术应用探讨[J]. 林森. 湖北农机化. 2019(13)
[5]柔性制造系统在中小企业中的应用和未来的发展[J]. 倪珉. 机械管理开发. 2018(08)
[6]基于优化的六自由度工业机器人NURBS轨迹规划[J]. 乐英,库巍,卢艺,张海威,赵东雷. 组合机床与自动化加工技术. 2017(11)
[7]“工业4.0”背景下的自动化制造技术[J]. 张操棋. 山东工业技术. 2017(21)
[8]基于三次B样条的移动机器人实时轨迹规划研究[J]. 郑天江,李俊杰,陈庆盈,杨桂林,张驰. 制造业自动化. 2017(05)
[9]柔性制造技术的现状研究及发展趋势[J]. 刘晓婉. 科技创新与应用. 2016(25)
[10]智慧制造云中供应链管理的计划调度技术综述[J]. 肖莹莹,李伯虎,侯宝存,施国强,林廷宇,杨晨. 计算机集成制造系统. 2016(07)
博士论文
[1]多品种小批量机加车间数字化制造模式及支持系统研究[D]. 曹军.重庆大学 2012
[2]中国制造业产业升级研究[D]. 杜鹏.武汉大学 2012
硕士论文
[1]基于六自由度工业机器人轨迹跟踪控制的研究[D]. 雷宇欣.长春工业大学 2018
[2]柔性制造技术在转向节加工中的研究及应用[D]. 古甲岭.江苏大学 2017
[3]柔性生产线实训平台的研究及实验开发[D]. 许洋洋.郑州大学 2016
[4]柔性制造系统调度理论及其应用研究[D]. 丁梓健.广东工业大学 2016
[5]面向MES的制造过程信息采集与处理系统研究[D]. 杨海素.南京理工大学 2014
[6]基于柔性的服务型制造敏捷性研究及应用[D]. 李小飞.江苏科技大学 2013
[7]基于机器视觉的工业机器人分拣技术研究[D]. 赵彬.沈阳工业大学 2013
[8]基于PLC自动化控制系统的通信技术研究[D]. 赵晶.东北大学 2012
[9]TFT-LCD产业中系统集成项目管理研究—CIMS系统的构建与实施[D]. 杜晖.北京邮电大学 2012
[10]柔性制造系统实时监控系统的设计与实现[D]. 刘巧红.郑州大学 2010
本文编号：3228184
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