布模机械手系统应用案例（上）
布模机械手系统
0应用场景
随着制造业自动化需求的增加，机械手在工业生产中得到越来越广泛的应用。自动布模机械手是机械手在混凝土预制构件行业的重要应用，该设备主要替代人工，将边模精确地摆放至模台指定位置并按程序固定的作业，由此提高生产效率，减少安全事故的发生。
1应用优势及特点
在生产水泥预制板时，需要根据预制板的形状，先把模具固定在布模模台上，然后浇注混凝土。目前，国内大部分厂家都是人工测量后，定位摆放边模，过程费时费力，而且因为人为操作失误存在的可能性，容易产生误差，效率低且精度不高。
基于i5CNC数控系统开发的自动布模机械手控制系统，具有安全稳定、控制精度高、操作方便、良好的可扩展性和可维护性，机械化的自动作业，节省了人力，全程由数控系统控制，轻松掌握生产实时信息和进度，实现信息化生产。
本系统可用于边模的分拣回收以及加工布模，通过请求CAM下发订单，根据订单加工布模，实现了生产的无纸化；通过解析CAM下发的订单文件，自动生成布模加工程序，无需手动编程，提高了生产效率、避免了人为的编程错误；自动化的分拣入库功能，通过辊道传输边模，机械手从分拣台夹取边模存放至对应的料库。
2系统功能介绍
2.1设备概述
机械系统主要包括：桁架机器人、模具、专用夹具以及模具回收系统。模具回收系统包括模具传送带、清洗设备、模具分拣台以及模具料库。
1、桁架
基本采用龙门式桁架机器人结构，桁架机器人，X、Y、Z三个直线轴及手爪旋转C轴，以及机器人周边附属设备。X、Y、Z三轴的有效运动范围：1500mm*6700mm*1600mm。图2-1为桁架机械手结构示意图。
图2-1 桁架机械手机构示意图
2、模具
模具分为出筋边模和不出筋边模，图2-2、图2-3以及图2-4分别为出筋边模布置实物图、出筋边模布置示意图和不出筋边模结构示意图。
图2-2 出筋边模布置实物图
图2-3 出筋边模布置示意图
图2-4 不出筋边模结构示意图
3、专用夹具
卡爪
4、模具回收系统
边模循环使用，上一周期的构件生产完毕后，将边模回收、清理并放置到循环线上，加入下一周期的生产使用。
（1）模具回收辊道
循环使用的边模靠模具回收辊道进行传送，图2-5为模具回收辊道示意图。
图2-5 模具回收辊道示意图
（2）清洗设备
清洗设备位于第一段辊道和第三段辊道中间，用于实现边模的清洗。
（3）边模分拣台
步进缓存机构。边模进入布模工位后，在步进缓存机构上缓存存放；布模程序执行完成后，机械手分拣将分拣台上的边模分拣放入料库。
（4）模具料库
存放分拣完成的边模和磁盒，不同类型的边模分拣到不同的料库位置。
2.2功能介绍
2.2.1总体布局
布模机械手系统的整体布局如图2-6所示：
图2-6 整体布局
2.2.2运行环境
1、硬件：
第三代CNC-BOX、PLC卡、DAC卡、HSHA伺服驱动器、富田电机、台达变频器、安川驱动电机；
2、软件：
i5cnc，Ubuntu系统
2.2.3控制系统
布模机械手系统的硬件连接和标准机床有所区别，具体硬件布局结构如图2-7：
图2-7 布模机械手系统硬件拓扑结构
除了上图标示的系统部件，还有以下外围设备：
1、回收料道：分为6段，共5个普通电机和一个伺服电机；其中伺服电机用于磁盒回收时的位置控制；
2、模台定位装置：两个千斤顶；
3、模具清洗机构；
4、模台移动的驱动装置（加工完成后，判断下个模台位置是否为空，如果为空才能移动当前模台）。
2.2.4功能描述
PC产线布模机械手通过机械手臂卡爪抓取边模料库或边模分拣台上的边模，根据程序给定的位置摆放边模。
系统主要实现以下功能：
- 识别XML点位信息，自动生成控制程序
i5CNC自动从CAM软件中下载XML点位信息文档，根据XML中的信息生成机器人控制程序；
- 在模台上布置叠合楼板标准化边模
根据控制程序，自动判断所需边模类型，并拿取边模，精准布模；
- 控制边模回收，清洗和筛选机构
通过传感器接入i5控制系统，实现边模回收、清洗机构的自动启停以及边模分类；
- 控制磁盒回收和整齐机构
在辊道末端，由直线电机和气缸组成的设备，实现磁盒每三个排成一队，方便机械手一次抓取；
- 管理标准化边模库
边模库分为步进缓存机构，即分拣台，以及立体料库。边模在分拣台上排队，等待使用或分拣，布模工作时，优先使用分拣台上的模具，然后再拿取料库中的模具；全部布模工作完成后，机械手将分拣台上的边模分类放入相应料库；
- 控制划线设备，在模台上绘制点、线段、圆弧
根据XML文档中的信息，在模台上绘制点、直线或圆弧，并控制划线的流速；
- 控制喷油设备
控制桁架机器人，在区域内进行均匀喷涂脱模剂，并控制喷油的流速；
- 控制模台定位装置
定位装置由光电传感器和定位液压缸组成，系统对其进行定位控制；
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