基于PLC的柔性机器人螺栓拧紧系统的研制

摘要

螺栓拧紧设备是汽车制造业发动机装配过程中的重要设备，它的自动化程度直接影响着螺栓装配的生产效率和产品质量。汽车市场的竞争越演越烈，汽车产品更新换代的速度越来越快，汽车制造生产越来越具有品种换型快、多样性的特点，螺栓拧紧设备也逐渐向着柔性化、信息化集成的方向发展。传统人工使用电动工具拧紧的工作方式产生了劳动强度大、拧紧质量等问题，已经不能满足生产的需要。工业机器人虽然没有人工那样的灵活性，但它可以执行重复性、准确性和劳动强度大的工作，而且还适用于一些恶劣的工作环境中。在我国人工成本大幅上涨的背景下，采用工业机器人代替人工进行螺栓拧紧已经成为一种必然的趋势。
　　本文针对实际生产中位置分布不规则的螺栓拧紧的工作研制了一款基于PLC的柔性机器人螺栓拧紧系统。首先，根据工作状态分析对系统的总体方案进行了设计；其次，利用D-H法建立了工业机器人运动学方程，并求解方程，对机器人的末端执行器在空间的轨迹规划和轨迹程序进行了设计；然后，对控制系统进行了整体设计，通过集散控制的方式把PLC、工业机器人、识别设备和拧紧工具有机的结合起来，形成了集成系统；最后，在系统装配完成后，进行了工业机器人、PLC和系统性能的调试，完成了设备的过程能力和经济性分析。
　　基于PLC的柔性机器人螺栓拧紧系统的研制，改变了传统刚性的螺栓拧紧模式，减少了人为错误等生产浪费、提升了工作效率、适合小批量、多品种的柔性化生产，提升了企业的市场竞争力，是汽车生产中螺栓拧紧不可缺少的设备。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究及应用现状

1.3 研究内容及方法

1.4 本章小结

2 系统的总体方案设计

2.1 总体设计原则及要求

2.2 系统的总体方案设计

2.3 系统的柔性化设计

2.4 系统工作流程

2.5 本章小结

3 工业机器人轨迹规划

3.1 机器人的运动学分析

3.2 机器人的轨迹规划

3.3 本章小结

4 控制系统设计

4.1 控制系统的通信总线设计

4.2 PLC的硬件选型

4.3 设备与PLC的I/O定义

4.4 PLC与工业机器人的集成

4.5 控制系统的PLC程序设计

4.6 上位机的设计

4.7 本章小结

5 基于PLC的柔性机器人螺栓拧紧系统的实现与调试

5.1 基于PLC的柔性机器人螺栓拧紧系统的实现

5.2 系统的调试

5.3 设备过程能力分析

5.4 经济效益分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢