课题中型搬运机器人主臂机构设计设计160N说明书.docx
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课题中型搬运机器人主臂机构设计设计160N说明书
中型搬运机器人主臂机构设计设计（160N）说明书
前言
本说明书阐述了此四自由度搬运机器人使用方法。
请仔细阅读并理解此说明书后使用机器人。
打开包装请先对照装箱清单检查配件是否齐全，若有遗漏请尽快与我们联系。
目录2
1.0概述3
1.1机器人的搬运及安装4
1.1.0注意事项4
1.1.2机器人安装环境6
1.1.3机器人运动范围及安全围栏安装7
1.1.4机器人的搬运方法8
1.1.5基座安装尺寸10
1.1.6机器人端持器的安装11
1.1.7气路连接12
1.2机器人控制柜的搬运与安装13
1.2.0注意事项13
1.2.2机器人控制箱的内部电气接线15
1.2.3机器人控制箱的搬运16
1.2.4机器人控制箱的外部连接18
1.3机器人系统与生产线的连接20
1.4机器人操作方法21
1.4.0机器人的开关机21
1.4.1操作界面的认识22
1.4.2操作界面的使用方法23
1.5常见故障分析及处理30
1.5.0机器人无法运行30
1.5.1机器人未按既定规划运行31
1.5.2机器人系统提示“系统正在运行”31
1.6机器人保养与维护32
1.6.0机械部件的养护32
1.6.1控制系统的维护32
1.7搬运机器人性能参数33
1.8搬运机器人配置清单34
1.0概述
此码垛机器人属四自由度柱面坐标机器人，柱面坐标机器人的空间位置机构主要由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，其动作空间呈圆柱形。
此码垛机器人有四个自由度，除旋转基座、垂直和水平移动外，还有前端端持器的旋转共四个自由度。
图1
1.1机器人的搬运及安装
1.1.0注意事项
当搬运机器人到其安装位置时，必须严格按照说明书所述措施操作，请详细阅读并理解以下说明事项：
1.1.1警告标示
此说明书中，请注意以下符号。
为确保机器人的正确安全操作、防止人员伤害和财产损失，必须特别注意以下提示信息。
1.1.2机器人安装环境
请把机器人布置在满足以下条件的地方。
1、请确保安装地面的水平度在±5°以内。
2、确保地面和安装座有足够的刚度。
3、确保平面度以避免安装部件受额外的力。
4、工作环境温度必须在0℃～45℃之间。
（在低温条件下运行时，由于润滑脂/油的粘度较高，会引起误差或者过载，请先以低速预热机器人。
）
5、相对湿度在35%～85%之间，无凝露。
6、确保安装位置无易燃、腐蚀性液体和气体。
7、确保安装位置不受过大的振动影响。
8、确保安装位置最小的电磁干扰。
9、确保安装位置有足够的机器人运动空间，并安装安全围栏（机器人运动范围及安全围栏安装见1.1.3）。
1.1.3机器人运动范围及安全围栏安装
此机器人运动范围以固定端持器的法兰盘的中心所能到达的范围来确定。
图2
以最大运动范围设计安全围栏，应保证安全围栏能将机器人与操作人员还有其他设备完全隔离开，保证设备之间各自运行互不干扰，以免发生事故，造成人员伤害和设备损坏。
设计方案如下图所示：
图3
1.1.4机器人的搬运方法
对机器人进行搬运时请先将机器人防尘外壳拆除，再通过机器人上方的两个吊环与前部的两个吊装用螺栓对机器人进行吊装。
吊装时需将机器人防尘外壳拆除，吊装位置如下图所示：
图5
1.1.5基座安装尺寸
安装机器人时，请使用高强度螺栓通过基座螺栓安装孔固定。
基座安装尺寸如下图所示：
图6
1.1.6机器人端持器的安装
作为搬运机器人，机器人端持器根据需要进行合理设计匹配，通过机器人前端端持器固定法兰盘与机器人进行安装。
通常搬运机器人发货时已配相应的端持器，只需用高强度螺栓将其与机器人安装到一起即可。
连接尺寸如下图所示：
图7
1.1.7气路连接
机器人底座上固定一气源处理三联件，用ø8的气管接入到三联件的输入接口，输出接口同样用ø8的气管接到机器人底座的气管接口。
将气压调整到0.4MP左右即可。
压力表位于机械人底座壳体上。
1.2机器人控制柜的搬运与安装
1.2.0注意事项
当搬运机器人控制柜到其安装位置时，必须严格按照说明书所述措施操作，请详细阅读并理解以下说明事项：
1.2.1机器人控制箱安装环境
请把控制柜布置在满足以下条件的地方：
1、环境温度0℃～45℃之间。
2、相对湿度在35%～85%之间，无凝露。
2、确保安装位置无易燃、腐蚀性液体和气体。
3、无过大振动。
5、无电气干扰。
6、电源供电电压在规定范围内。
（±10%以内）
7、具备专用接地线。
（100Ω以下）
8、安装位置位于机器人运动范围以外至少1m距离、安全围栏以外。
1.2.2机器人控制箱的内部电气接线
注意事项：
箱内有220V伺服电机用电和DC24V开关电源用电，注意区分。
a）工控一体机、开关电源、380V~220V变压器电气接线示意图：
图10
图10中继电器中左侧为启动按钮配套使用的继电器，右侧两个继电器左侧为水平轴电机制动继电器、右侧为竖直轴。
具体接线参见伺服单元接线电气图D1-Model。
b）伺服驱动器CN1端子、CN2端子、水平轴以及竖直轴的制动信号、伺服电机接线：
其中CN1端子连接顺序，编码器端子CN2连线见电气图纸D2-Model和D3-Model。
c）启动、急停、启停按钮，行程开关（即限位开关）、零位传感器、以及其他开关输入量的连接示意图：
见电气图纸D4-Model
特别注意：
急停按钮的常开触点、启停按钮的常开触点都作为开关输入量分别输入X2.0和X2.1。
d）控制板卡各IO接线示意图：
（见电气图纸D5-Model）
图12
按照图纸D5-Model接线即可。
1.2.3机器人控制箱的搬运
机器人控制柜的搬运可使用吊车，在机器人控制柜的上方有两个吊装环用于搬运机器人时吊装用。
请严格遵守以下事项：
1、在吊运过程中严禁人员触摸、支撑机器人，禁止站在提起的机器人控制柜的下方。
2、吊装前检查机器人控制柜吊环是否松动，如有松动请紧固好松动吊环后再进行吊装。
3、请检查吊绳是否可靠，强度是否可以吊运200Kg的重量。
4、检查工作做完后，请按照下图所示将吊绳穿入两个吊环。
图13
1.2.4机器人控制箱的外部连接
机器人控制柜输入电源接入前请首先保证整个机器人系统线路已经连接无误。
1、控制柜与机器人的连接
机器人控制柜端线路已经连接完毕，均已接到控制柜右侧的航空接头。
后只需将机械手部分电路的接头连接到控制柜右侧即可。
2、控制柜输入电源的接入
请接入三相380V电源，按照以下步骤接入初级电源：
（1）将初级电源侧断路器关掉，切断初级电源后进行连接，以免发生触电事故。
（2）将机器人控制柜初级电源输入端空气开关关断，切断控制柜电源输入。
（3）选择有一定余量的电缆，按照图示要求小心的接好电缆。
（4）用专用工具检查初级电源连接是否正确无误。
（5）打开初级电源断路器，检测机器人控制柜电源输入端空气开关输入电源是否正确。
（6）机器人控制柜电源输入端空气开关输入正确电源后，将空气开关开通，机器人可以正常工作。
1.3机器人系统与生产线的连接
机器人控制柜已接好一条与生产线通信线缆，只需将入料信号接入即可。
注意在与生产线通信信号的连接过程中必须保证机器人系统与生产线系统都处于断电状态，避免发生触电事故造成人员伤害和设备损坏。
如需添加其他通信信号请与我们联系。
1.4机器人操作方法
请详细阅读此操作说明并理解后对机器人进行操作，此操作说明详细介绍了机器人的操作方法和操作注意事项，但不可能把所有情况都考虑到，如遇未介绍到的问题请与我们联系。
1.4.0机器人的开关机
在确认机器人系统连接安装无误后，可以操作机器人了。
机器人人开机前，请确认急停开关已拍下，旋钮开关处在暂停位置。
因为总开关需要在控制柜的门关闭之后操作，故需要在关闭电器柜的门之前打开控制柜内的四个伺服开关。
然后将机器人外部供电电源接通，打开机器人系统总开关，总开关位于控制柜左上角，即屏幕左上角。
这样控制柜的上电即完成。
工控机是通过上电开机的，稍等一会便可进入工控机待机画面。
开机完毕后
控制软件自动启动。
正常状态下，屏幕的工作状态及报警信息区域内会显示“P轴伺服异常”的报警信息。
通过控制柜前面板上的绿色启动按钮启动伺服驱动器，按下后伺服驱动器启动，电机通电。
此时面板上警告信息会变为提示回零的信息。
若上次关机前没有回零时，则一定要在硬件回零之后，方可进入正常工作状态。
面板上的红色按钮为急停按钮，可在紧急状态下断开驱动器电源，保证操作工以及机械臂的安全。
黑色旋钮为启停旋钮，功能与软件的暂停相同。
若工作中按下了急停按钮，则需要重启机械手系统。
并在开机之后进行硬件回零！
在回零过程中，可能会遇到系统软限位的情况，此时可按照1.4.2，将6区域中的参数设置中的软限位解除，在回零完毕后，务必将软限位选择启用！
1.4.1操作界面的认识
6
5
4
3
2
1
图17
操作界面主要由六个区域组成，其中区域1为指令显示区域，区域2为坐标显示以及反馈显示区域，区域3为机器人手控面板操作区域，区域4为限位状态显示区域，区域5为报警信息以及工作状态显示区域，区域6为软件操作区域。
1.4.2操作界面的使用方法
1、区域1的使用
区域1是路径显示区域，当前指令为机器人正在进行的动作指令，下条指令为机器人将要进行的动作指令。
2、区域2的使用
区域2为当前机器人各轴坐标显示区域，以及电机编码器反馈信息显示区域，示教程序时将当前点存入响应点位。
3、区域3的使用
区域3为机器人单步动作操作区域，可手动执行水平向前向后，竖直向上向下，底座向左向右，手爪向左向右等动作，还可以手动进行手爪开闭，旋转气缸旋转，流水线开关控制等。
禁用按钮为保护机器人工作状态，将其他按钮置为不可用状态。
4、区域4的使用
区域4为限位状态的显示，用于显示各个限位开关的状态是否正常。
正常运行过程中机器人不会处于硬限位状态，如果某个轴处在硬限位状态此轴显示会由绿色变成红色，此时机器人处于锁止状态，且软件无法操作处于死机状态，需将对应的限位开关短接，使系统恢复正常状态后将机器人移动至正常位置，然后将短接的线拿掉，然后回零即可正常使用。
5、区域5的使用
区域5为报警信息以及工作状态显示区域，显示系统是否工作正常，以及是否有来料。
若系统运行正常则指示灯为绿色，否则为红色。
系统运行过程中产生的警报信息、系统状态都将显示下面的部分。
若有来料，则入料指示灯显示有红色变为绿色。
6、区域6的使用
（1）区域6为软件操作区域，其中【关于】为机器人版本信息和单位信息，点击后显示如下：
图18
（2）点击【参数设置】键会弹出如下对话框：
图19
点击输入框后弹出数字键盘即如下对话框：
图20
A、点击数字即可输入对应的数字，输入用户参数密码，点击【确认】键进入如下用户参数设置对话框：
图21
其中
【手动速度】设置区域可以设置电机单动时的直线快移速度，底座旋转速度和手爪旋转速度。
【时间参数】设置区域可以设定机器人工作频率、气缸单程时间、旋转气缸单程时间、工进占空比、T1:
（T1+T2）、抓物抬升时间比。
【过程控制】设置区域可以设置引弧高度和安全高度。
（引弧高度在此处未使用。
安全高度是指在进行搬运动作时为防止机械臂与空间障碍物相撞，拉升运动过程中的躲避高点，再向倾倒点运动）
注意：
安全高度必须高于托盘的高度。
【码垛方式】设置区域可以选择示教层数、码垛层数，物品高度。
此控制中需将示教层数和码垛层数设置为1。
物品高度可设置为0.
【软限位设置】区域可以选择软限位开启还是关闭（默认为开启）。
【扩展参数】区域可以设置托盘高度，B轴安全转角（当放盘位置低于流水线位置时，为防止机械臂与流水线相撞，B再运行出安全转角后再下降）。
注意：
修改参数后需要重启软件！
B、点击数字输入系统参数密码，点击【确认】键进入如下系统参数设置对话框：
图22
【参数设定】对话框里面需要根据机器人结构确定机构尺寸、丝杠导程和各轴减速比，所有参数请不要随意更改。
注意：
修改参数后需要重启软件！
【IO测试】对话框显示各轴零点、限位以及控制器输入输出信号的状态，如下图：
图23
【电机调整】对话框可以对各轴电机的运动精度进行检测，如下图：
图24
C、点击数字输入示教界面密码，点击【确认】键进入如下设置界面
图25
【等待点】：
为机械手在工作过程中等待入料的点。
存点过程见【流水线】。
【流水线】：
为生产线末端抓取点的坐标，在示教时，在回零的前提下，在机器人动作操作界面通过手动调整手爪位置到末端抓取位置，进入上图设置界面，点击零点右侧的保存按钮，可将此点坐标存入零点。
【倾倒点】：
旋转气缸进行旋转的点，在此点完成倾倒的动作。
【放盘点】：
存放托盘的点。
（3）【手动】操作键对机器人进行单步操作的键。
（4）【自动】操作键让机器人自动运行的操作键，在点击“自动”前请先将控制柜前面板上的旋钮开关由“暂停”打到“运行”状态，自动运行过程中可通过旋钮开关对机器人进行暂停和运行状态的切换。
（5）【回零】键点击以后进入对机器人回零操作的界面：
图26
点击【P轴回零】机器人端持器轴会进行慢速找零运行状态（在各轴回零操作前请将机器人调整到回零合理范围内），【回零状态】会在回零过程中显示是否回零结束等状态。
点击【软件回零】，各轴按照规划共同回到零位。
注意：
机器人各轴全部进行回零操作以后才可以进行示教及其运行的操作。
（6）【停止】键已外接到控制柜面板旋钮开关。
（7）【退出】键用于关闭软件退出操作使用。
1.5常见故障分析及处理
机器人属精密自动化设备，请严格按照说明书所述步骤进行操作，以免产生运行故障。
1.5.0机器人无法运行
1、急停按钮是否旋起
如果急停已拍下，系统会提示请先将急停按钮打开。
2、通过软件界面观察各个限位是否正常
首先将机器人动力电源切断，即控制柜左上方中间空气开关断掉，观察软件里硬限位是否都处在未接通状态，如硬限位有红色报警则需手动将机器人运转到脱离硬限位的正常状态，再重新回零。
3、检查机器人电源是否接通
首先将初级电源断掉，逐级检测电源输入无误后，接通初级电源检测各电源节点供电是否正常，如检测出线路故障必须将初级电源断掉以后在进行修改，以免发生触电事故或烧毁机器人系统。
4、检查机械故障
电源线路检查无误后，如机器人还不能运行，再对机器人机械系统进行检查。
检查传动机构是否有异物卡住，或运动范围内是否产生运动干涉。
定期对传动系统进行润滑。
1.5.1机器人未按既定规划运行
1、机器人运行前未进行回零操作
机器人在运行之前需进行回零操作，否则系统会提示请先进行回零，回零前保证机器人在回零正常范围之内。
2、观察伺服驱动是否正常
打开机器人控制柜，观察各个驱动器是否显示正常即处于“run”状态。
1.5.2机器人系统提示“系统正在运行”
机器人控制系统软件须严格按照说明书叙述操作，如出现误操作系统基于安全保护会提示“系统正在运行”，此时点击确定后即可回到正常操作状态。
1.6机器人保养与维护
此机器人属精密自动化设备，所使用机械部件及控制系统需定期进行保养和维护。
1.6.0机械部件的养护
机器人主要运动部件和传动部件需定期进行检查磨损情况并进行润滑保养，及时更换存在安全隐患的磨损较重部件。
对传动系统通过操作界面的“送润滑油”键进行润滑，此键设置为长按方式既在按键被按下时开启，松开按键即停止供油，由于供油油泵效率较高所以每次只需长按5秒以内即可否则会出现漏油现象。
1.6.1控制系统的维护
机器人控制系统需定期进行检查维护，检查各动力线路和信号线路是否有焦化现象或损坏现象，及时更换受损线路，防止出现短路和触电事故的发生。
检查各接插件是否有松动现象，及时紧固松动连接保证机器人正常运行。
如有不明问题请与我们联系。
1.7搬运机器人性能参数
1、机器人负载重量范围：
30kg（不含抓手重量）；
2、产能：
≥300盘/小时（满载运行，垂直600mm，水平1600mm,120度旋转时）；
3、机械手运动过程如下：
4、设备工作制度：
330天/年（或8000小时/年），24小时连续运行。
5、机器人运动范围：
见图2；
6、机器人重复定位精度：
±1mm。
1.8搬运机器人配置清单
名称
品牌
参数
数量
机架
A3、45#钢
700Kg
1
上下支撑梁
前臂：
铝合金
支撑梁：
Q235
100Kg
1
减速机
住友
1:
87
1
减速机
1
直线导轨1
ABBA
520mm
2
直线导轨2
ABBA
760mm
2
滚珠丝杠1
ABBA
S=10mm
1
滚珠丝杠2
ABBA
S=10mm
1
旋转支撑
洛阳轴承
1
标准件
若干
润滑系统
1
同步带
3
伺服电机
安川
2kW
2
伺服电机
安川
3kW
1
伺服电机
安川
400W
1
伺服驱动器
安川
SGDV
1
伺服驱动器
安川
SGDM
2
名称
品牌
参数
数量
伺服驱动器
安川
SGDM
1
航空插头
3
电缆
绿灯行
若干
防尘外壳
1
开关电源
施耐德电气
24V10A
1
电气元件
若干
控制柜
1
主控制器
Atoml1.6G工业级无风扇主板，内存1G，电子盘512MB，WinCE，15寸触摸屏800*600c分辨率
控制器
4轴控制，24点入，6点出
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