基于PROFIBUS總線的曲軸清理機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

在汽車生產(chǎn)過程中，曲軸清理機(jī)器人系統(tǒng)是全自動曲軸生產(chǎn)線上的重要組成部分，用于對半成品曲軸進(jìn)行清理工作。Profibus是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)。并已成為國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。

Profibus由Profibus—FMS、Profibus—PA和Profibus—DP組成，其中，Profibus—DP是一種經(jīng)過優(yōu)化的高速和廉價(jià)的通信連接，專門為自動控制系統(tǒng)與分散的I／O設(shè)備之間通信而設(shè)計(jì)，以數(shù)字信號代替了傳統(tǒng)的并行信號傳輸，具有數(shù)據(jù)傳輸可靠，響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)，自動診斷及顯示故障等優(yōu)點(diǎn)。

1 曲軸清理機(jī)器人系統(tǒng)組成原理

1.1 曲軸清理加工工藝

曲軸清理由3道工序組成：油孔倒角、油孔清理、鍵槽去毛刺。加工過程采用工件運(yùn)動，刀具固定的方式進(jìn)行加工，即機(jī)器人抓取待加工的曲軸，運(yùn)動到對應(yīng)刀具的位置進(jìn)行加工，同時(shí)整條生產(chǎn)線配有全自動上下料系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)整體布局圖如圖l所示，系統(tǒng)組成為：

A：GE—FANUC R-2000IA型機(jī)器人系統(tǒng)，末端負(fù)載200kg，用于抓取曲軸進(jìn)行加工。

B：去毛刺工位，采用高速氣動馬達(dá)，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)120，000r／min。通過高速運(yùn)轉(zhuǎn)，將鍵槽邊沿的毛刺去掉。

C：通油孔工位，用于清理曲軸油孔內(nèi)的鐵屑。

D：倒角工位，采用高速馬達(dá)，用于油孔倒角。

E：上料位，用于曲軸上料。

F：下料位，用于曲軸下料。

G：系統(tǒng)控制柜，控制整套系統(tǒng)的運(yùn)行。采用GE—FANUC PACSystems RX3i作為主控系統(tǒng)

H：系統(tǒng)控制柜，控制整套系統(tǒng)的運(yùn)行。采用GE-FANUC PACSystems RX3i作為主控系統(tǒng)，控制機(jī)器人，刀具和上下料系統(tǒng)協(xié)調(diào)正常的運(yùn)行。

I：機(jī)器人控制柜，控制機(jī)器人的運(yùn)行?？梢酝ㄟ^示教，對機(jī)器人的運(yùn)動軌跡進(jìn)行編輯，完成最終的加工工藝。

2 控制系統(tǒng)原理

控制系統(tǒng)采用基于開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、具多領(lǐng)域功能、通用的開放平臺以及高性能的PAC(ProgrammableAutomation Controller)可編程自動化控制器。PAC的概念定義為：控制引擎的集中，涵蓋PLC用戶的多種需要，以及制造業(yè)廠商對信息的需求。PAC包括PLC的主要功能和擴(kuò)大的控制能力，以及PC—based控制中基于對象的、開放數(shù)據(jù)格式和網(wǎng)絡(luò)連接等功能。

本控制系統(tǒng)采用GE—FANUC PACSystems RX3i作為主控系統(tǒng)，它完全兼容PAC標(biāo)準(zhǔn)。全新的控制器RX3i是PACSYstemS家族的最新成員。同PACSystems家族的其他成員一樣，PACSystems擁有一個(gè)單一的控制引擎和一個(gè)通用的變成環(huán)境，它能方便地應(yīng)用在多種硬件平臺上，并且提供真正的集中控制?？刂葡到y(tǒng)原理如圖2所示，其硬件組成為：

控制器背板(IC695CHS012)：12槽高速控制器背板支持PCI總線和串行總線，為各模塊提供安裝底座。