禾川S1系列SCARA機(jī)器人具有輕便互聯(lián)、靈活擴(kuò)展、多協(xié)議支持等多重優(yōu)點(diǎn)，本文重點(diǎn)介紹了S1系列SCARA機(jī)器人在充電樁槍頭內(nèi)芯沖壓設(shè)備、伺服驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)組裝線、磁組件(熱組件)自動(dòng)裝配設(shè)備生過(guò)程中的應(yīng)用情況。

　　文/浙江禾川科技股份有限公司

　　1　禾川S1系列SCARA機(jī)器人

　　SCARA機(jī)器人是一種應(yīng)用于裝配作業(yè)的機(jī)器人手臂，擁有三個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，常用于平面定位。作為一種常見(jiàn)的工業(yè)桌面式機(jī)器人，SCARA機(jī)器人具有高效、高精度、強(qiáng)可靠性的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于分揀、裝配、搬運(yùn)、檢測(cè)等多種工業(yè)場(chǎng)景中。

　　禾川S1系列SCARA機(jī)器人具有輕便互聯(lián)、靈活擴(kuò)展、多協(xié)議支持等多重優(yōu)點(diǎn)，是用戶在SCARA機(jī)器人中的不二之選(圖1)。

　　禾川S1系列SCARA機(jī)器人的性能特點(diǎn)有：

　　l 輕便互聯(lián)，免示教器

　　S1系列SCARA機(jī)器人開(kāi)創(chuàng)性的采用移動(dòng)端桌面示教控制模式，擺脫傳統(tǒng)笨重的示教器與控制線，應(yīng)用調(diào)試更便捷;

　　l 客戶定制，靈活擴(kuò)展

　　模塊式分部設(shè)計(jì)，強(qiáng)勁的產(chǎn)品延伸能力支持兼容市面上主流的通訊協(xié)議，支持I0擴(kuò)展,外部軸擴(kuò)展、編碼器輸入擴(kuò)展、模擬量輸入/物出擴(kuò)展;

　　l 多種協(xié)議支持，生態(tài)開(kāi)放

　　機(jī)器人預(yù)留豐富接口，可通過(guò)TCP/IP、EtherCAT、Ethernet/IP、OPC UA、RS485/232以及Modbus等通訊協(xié)議與其他設(shè)備遠(yuǎn)程交互;提供通用控制接口，與上下游自動(dòng)化設(shè)備對(duì)接更快速方便;支持多平臺(tái)二次開(kāi)發(fā)，幫助用戶快速實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景應(yīng)用;

　　l 安全協(xié)作，碰撞保護(hù)

　　支持碰撞保護(hù)等高階安全功能?？梢匝杆贆z測(cè)到碰撞發(fā)生，及時(shí)停機(jī)。避免人員受傷和設(shè)備損壞;

　　l 拖拽&桌面APP離線編程

　　手動(dòng)拖拽示教機(jī)器人到對(duì)應(yīng)點(diǎn)位，機(jī)器人自主記憶示教路徑;在離線編程款件加持下，實(shí)現(xiàn)程序即編即調(diào)，讓編程示教易如反掌。

　　圖1　禾川S1系列SCARA機(jī)器人

　　2 解決方案應(yīng)用案例

　　(1)電槍內(nèi)芯自動(dòng)裝配設(shè)備

　　①產(chǎn)品介紹

　　隨著中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)政策的推動(dòng)和消費(fèi)者環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，新能源汽車(chē)市場(chǎng)迎來(lái)了爆發(fā)式增長(zhǎng)，這也直接帶動(dòng)了充電樁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展。充電樁作為新能源汽車(chē)能量補(bǔ)充的關(guān)鍵設(shè)備，其技術(shù)進(jìn)步、分布密度以及使用便利性直接影響著新能源汽車(chē)的普及率和用戶體驗(yàn)。

　　充電樁槍頭內(nèi)芯是充電樁與電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行電力傳輸?shù)年P(guān)鍵部件，它通過(guò)物理連接實(shí)現(xiàn)高壓直流電的安全、高效傳輸。充電樁槍頭內(nèi)芯沖壓設(shè)備通過(guò)沖壓機(jī)將鐵芯與塑料件壓合，壓合完畢后由直線電機(jī)將物料輸送至碼垛工位。SCARA機(jī)器人將物料依次放置到左右兩組碼盤(pán)。禾川充電樁槍頭內(nèi)芯沖壓設(shè)備控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

　　圖2　禾川充電樁槍頭內(nèi)芯沖壓設(shè)備控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　②性能指標(biāo)

　　l 精度：重復(fù)定位精度≤0.02mm;

　　l 節(jié)拍：?jiǎn)未巫シ殴?jié)拍低于2秒/每分鐘最快抓取31個(gè)。

　　③方案優(yōu)勢(shì)

　　· 多工位機(jī)器人調(diào)度系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程I/O技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的無(wú)縫對(duì)接，從而使設(shè)備能夠直接指令機(jī)器人進(jìn)行程序選項(xiàng)的選擇、執(zhí)行的啟動(dòng)與停止等關(guān)鍵操作;

　　· 機(jī)器人自帶4點(diǎn)碼垛工藝包，示教4個(gè)點(diǎn)位以及設(shè)置行數(shù)/列數(shù)機(jī)器人利用其內(nèi)置的算法根據(jù)計(jì)算得出每個(gè)產(chǎn)品的精確位置，自動(dòng)執(zhí)行抓取和放置動(dòng)作，完成整個(gè)碼垛過(guò)程。此過(guò)程可以高度自動(dòng)化，提高效率并減少人工錯(cuò)誤;

　　· 通過(guò)EtherNet/IP協(xié)議與上級(jí)控制器進(jìn)行通信，充分利用了該協(xié)議在速度方面的顯著優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目中所有控制點(diǎn)的靈活配置與實(shí)時(shí)調(diào)整，其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸能力能夠高效地通過(guò)通信對(duì)機(jī)器人點(diǎn)位進(jìn)行即時(shí)修改與優(yōu)化，極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的響應(yīng)速度與可操作性。禾川SCARA機(jī)器人自帶多種通訊工藝包，能夠滿足不同平臺(tái)之間交互通訊。

　　(2)伺服驅(qū)動(dòng)器組裝搬運(yùn)

　?、佼a(chǎn)品介紹

　　禾川伺服驅(qū)動(dòng)器在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，并在物流設(shè)備、包裝設(shè)備、印刷設(shè)備、激光設(shè)備、機(jī)器人等領(lǐng)域中取得了用戶的高度認(rèn)可。禾川伺服及電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)，自動(dòng)化生產(chǎn)能夠減少人為因素造成的誤差，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性與一致性，從而在根本上提升良品率并降低成本，增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。此外，自動(dòng)化生產(chǎn)還能根據(jù)市場(chǎng)需求靈活調(diào)整產(chǎn)能，快速響應(yīng)市場(chǎng)變化，為客戶提供更加可靠和高效的伺服解決方案。

　　驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)組裝線的機(jī)器人抓取散熱鋁板、PCB板到指定工位，由機(jī)器人觸發(fā)相機(jī)進(jìn)行缺陷拍照檢測(cè)，相機(jī)拍照定位對(duì)組裝位置進(jìn)行補(bǔ)償，使散熱鋁板與PCB板貼合，隨后進(jìn)行二次拍照，實(shí)現(xiàn)分揀。禾川驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)組裝線結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

　　圖3　禾川驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)組裝線結(jié)構(gòu)圖

　?、谛阅苤笜?biāo)

　　l 精度：重復(fù)定位精度≤0.02mm;

　　l 節(jié)拍：每分鐘≥20pcs。

　?、鄯桨竷?yōu)勢(shì)

　　· 自帶視覺(jué)工藝包，成熟的工藝包讓用戶可以更快地完成系統(tǒng)的部署和調(diào)整，從而縮短了從安裝到正式運(yùn)行的整個(gè)調(diào)試周期。無(wú)需從零開(kāi)始編寫(xiě)復(fù)雜的視覺(jué)處理程序，通過(guò)簡(jiǎn)單的配置和參數(shù)調(diào)整即可完成設(shè)置。讓用戶設(shè)定參數(shù)來(lái)構(gòu)建視覺(jué)檢測(cè)流程，大大降低了使用“門(mén)檻”，使得非專(zhuān)業(yè)編程人員也能快速上手;

　　· 強(qiáng)大的多任務(wù)處理能力實(shí)現(xiàn)高效的控制和通訊，多核CPU同時(shí)處理多項(xiàng)任務(wù)，而不干擾主程序的運(yùn)行進(jìn)程，從而確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度。

　　(3)空開(kāi)磁組件高速碼垛應(yīng)用

　?、佼a(chǎn)品介紹

　　熱磁式空氣開(kāi)關(guān)通過(guò)結(jié)合熱元件和磁元件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電路的雙重保護(hù)：熱元件對(duì)持續(xù)過(guò)載情況進(jìn)行響應(yīng)，而磁元件則快速應(yīng)對(duì)短路故障。這種設(shè)計(jì)既保證了電路在日常運(yùn)行中的安全，又能有效應(yīng)對(duì)突發(fā)的電氣故障，是電氣系統(tǒng)中不可或缺的安全保護(hù)裝置。磁組件(熱組件)自動(dòng)裝配設(shè)備示意圖如圖4所示。

　　圖4　磁組件(熱組件)自動(dòng)裝配設(shè)備示意圖

　　產(chǎn)品為空開(kāi)中的熱組件和磁組件，線體前端產(chǎn)品組裝完成后流入后端檢測(cè)工位，搭配相機(jī)進(jìn)行外觀檢測(cè)，檢測(cè)后由PLC發(fā)送產(chǎn)品狀態(tài)位，機(jī)器人判斷狀態(tài)位抓取產(chǎn)品進(jìn)行良品碼垛或次品丟棄，最后抓取空盒回流前端，直至擺滿整個(gè)碼盤(pán)。禾川磁組件(熱組件)自動(dòng)裝配設(shè)備控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

　　圖5　禾川磁組件(熱組件)自動(dòng)裝配設(shè)備控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　?、谛阅苤笜?biāo)

　　l 精度：重復(fù)定位精度≤0.02mm;

　　l 節(jié)拍：?jiǎn)未巫シ殴?jié)拍低于1.3秒/每分鐘最快抓取38個(gè)。

　?、鄯桨竷?yōu)勢(shì)

　　· 自帶4點(diǎn)碼垛工藝包，示教4個(gè)點(diǎn)位以及設(shè)置行數(shù)/列數(shù)機(jī)器人利用其內(nèi)置的算法根據(jù)計(jì)算得出每個(gè)產(chǎn)品的精確位置，自動(dòng)執(zhí)行抓取和放置動(dòng)作，完成整個(gè)碼垛過(guò)程，此過(guò)程可以高度自動(dòng)化，提高效率并減少人工錯(cuò)誤;

　　· 支持拖動(dòng)示教功能，不僅在操作上以及后續(xù)操作人員的維護(hù)上都大大降低了對(duì)技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)性要求，加強(qiáng)了操作員與機(jī)器人之間的直接互動(dòng)，使得示教過(guò)程更加自然流暢，提升工作效率;

　　· 基于動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)多種碰撞響應(yīng)策略。不同于簡(jiǎn)單的碰撞停止動(dòng)作，優(yōu)化后的碰撞回退功能能夠在檢測(cè)到碰撞時(shí)，迅速且平穩(wěn)地沿原路徑后退，這種高階碰撞保護(hù)機(jī)制尤為重要，它能有效降低工作場(chǎng)所事故風(fēng)險(xiǎn)，保障操作人員的安全。