国产工业机器人打磨系统设计

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摘 要：本文介绍工业机器人在打磨和抛光等行业中的应用分析，介绍EFORT机器人自动打磨抛光系统的设计思路和控制原理，介绍硬件配置和软件控制设计思想及打磨刀具磨损补偿等。

关键词：工业机器人；打磨；抛光

中图分类号：TP242.2 文献标识码：B

1 引言

在打磨业人工进行作业较多。这种打磨方式能提升产品质量但也存在缺点：（1）因打磨现场的工作环境恶劣，火花与粉尘对人体伤害使从业者减少；（2）随经济发展，工人的工资与材料费用增加，使成本提升；（3）工作时工人依照经验判断是否加工完成，因此加工质量无法保证；（4）因工人无法长时间集中去做重复性工作，导致工作效率低，工作连续性无法保持稳定。

国外有机器人在打磨行业的应用，但昂贵的价格和售后服务使很多厂家忘却止步。国产工业机器人在打磨和抛光行业中尚在发展阶段，但价格便宜、服务周到，在打磨和抛光业中占有一定市场。本文所述的国产工业机器人是由安徽埃夫特智能装备有限公司自主研发生产的ER50-C20型工业机器人在打磨和抛光行业中的应用。

2 设计思路

2.1 行业需求

由于打磨行业的以上弊端，导致行业劳力锐减。公司根据际客户需求，研究开发的ER50-C20型工业机器人，主要面向打磨和抛光市场。自动打磨系统主要由工业机器人、打磨设备、力反馈控制系统、离线编程软件、校准装置、在线控制系统等组成，覆盖了打磨和抛光工艺的各方面，先进技术使系统能处理各种复杂形状的工件，且保证工件加工质量和产品一致性，可以极大提高生产效率和成品率，同时又用安装在磨削抛光设备上的力反馈自适应系统，实时反馈加工受力状态，使系统能实现均匀磨削，提高被加工表面质量一致性，实现复杂形状工件磨削抛光自动化。

2.2 机器人设计参数

（1）基本参数

ER50-C20型机器人末端最大负载：50kg，最大臂展半径：2146mm。

（2）各轴最大速度和活动范围

3 打磨机器人系统设计

本文以实际应用的铸管承口自动打磨系统为例，整体介绍一下机器人打磨系统的设计和组成。

如图1所示，铸管承口自动打磨系统三维仿真示意图。

其中：1六自由度工业机器人，是整个打磨系统中的主要执行者；2铸管固定装置，用于保证铸管相对位置不变；3打磨刀具，有自适应补偿功能，用于打磨铸管承口；4对刀平面，用于打磨磨损或换刀过程中对机器人末端工具的校准；5铸管检测装置，用于识别生产线上不同的铸管产品，从而调用不同打磨程序；6待打磨的球墨铸铁管；7从动托轮装置，用于打磨过程中对铸管传动。

系统由PLC作为主控单元，由PLC控制机器人、铸管固定装置、托轮电机、铸管管径识别装置和打磨工具等协调运动。PLC主要实现和机器人相互通信逻辑判断等功能，启动PLC后启动机器人，由PLC控制机器人、固定装置、管径识别装置和打磨工具等动作。机器人正常运行则反馈给PLC一个运行正常信号，机器人自检出目前位置姿态确认是否安全，如处于安全区域则发出高电平，允许铸管输送装置输送新的铸管工件，如进入打磨区域则为低电平，禁止输送装置输送新的铸管工件，PLC发送铸管固定装置开始动作信号，固定好铸管工件，再触发铸管管径识别装置，判断当前铸管工件型号，PLC同时将这些信号发给机器人，机器人根据所发信号，系统自动调用打磨程序。机器人发送启动托轮电机和启动打磨工具命令，进行铸管承口的打磨工序。机器人完成打磨后，回到安全区域发给PLC打磨任务完成命令，机器人调用对刀补偿程序，由于打磨过程中对打磨工具的磨损，需要对打磨工具进行相应补偿，同时PLC接受到打磨任务完后，启动铸管输送装置输送出打磨过的铸管工件，PLC进入下一循环周期。

结语

该铸管承口自动打磨系统已连续运行数月，状况良好，打磨铸管承口不仅打磨效果良好，保证产品一致性，不仅改善恶劣的工作环境，提高了生产率。该铸管承口自动打磨系统的成功运行开启国产工业机器人在打磨业的应用，相信不久的将来，打磨和抛光业中会看到更多国产机器人的身影。

参考文献

[1]庞明.机器人设计与实现[M].北京：科学出版社，2007.

基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）

项目名称：面向建材行业的经济型工业机器人应用示范

课题编号：2014AA041601