ABB機(jī)器人661-2 Force Control Base力控功能

自動(dòng)化技術(shù)是全球競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵所在。不僅只對(duì)于企業(yè)自身的生產(chǎn)效率，對(duì)于企業(yè)自身的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)也是如此。為了不斷開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域，開拓新的目標(biāo)和行業(yè)，企業(yè) 往往需要用到智能型技術(shù)解決方案。例如智能機(jī)器人，它可以識(shí)別諸如力和動(dòng)作等性能，也能顧及其功效，還能從語(yǔ)言指令中，自動(dòng)生成程序。這些特性旨在提高加 工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和設(shè)備的利用率。

Flex-Pendant手動(dòng)圖形操作儀可以使用戶在無(wú)編程知識(shí)的情況下，對(duì)ABB機(jī)器人進(jìn)行簡(jiǎn)單編程
通 常情況下，編程或指令都是由編程人員或操作人員向機(jī)器人下達(dá)的。這種工藝流程往往比較耗費(fèi)人力物力，尤其是在時(shí)間耗費(fèi)上。鑒于此，機(jī)器人需要“學(xué)會(huì)”路 徑、動(dòng)作、力和極限值這些概念。在經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)之后，機(jī)器人可以以很高的精度任意重復(fù)所掌握的流程和數(shù)值，這足以應(yīng)對(duì)靜態(tài)的任務(wù)。但是，實(shí)際生產(chǎn)中也有 很多針對(duì)動(dòng)態(tài)或變化著的邊緣條件和流程。在簡(jiǎn)單的機(jī)械加工場(chǎng)合中，有可能出現(xiàn)編程路徑的尺寸偏差或障礙，而在連續(xù)性的檢驗(yàn)過(guò)程中，這可能是由不斷變化著的 阻力或材料的彈性引起的。針對(duì)這些現(xiàn)實(shí)情況，ABB公司研發(fā)出了柔性精加工解決方案（FC）（圖1）。這些方案基于集成在機(jī)器人手上的精密的傳感元件和特 殊的軟件來(lái)工作，傳感器對(duì)10N的力的變化都會(huì)有所反應(yīng)，由此即可實(shí)現(xiàn)一些重要的功能和用途。

ABB力控機(jī)器人，無(wú)需編程

圖1 Force Control Machining（力控制加工）功能用于對(duì)任意工件進(jìn)行簡(jiǎn)單可編程和機(jī)器人輔助的加工

ABB機(jī)器人自我編程

“Lead Through Teaching——通過(guò)教育引導(dǎo)”的軟件功能可以為用戶提供路徑簡(jiǎn)單的編程支持。與傳統(tǒng)的費(fèi)時(shí)費(fèi)力的編程過(guò)程相 反，F(xiàn)lex-Pendant手動(dòng)操作儀和軟件可以減輕用戶的工作量。通過(guò)圖形用戶界面，用戶只需少許的鼠標(biāo)點(diǎn)擊，即可達(dá)到目的。由此，他只需用手把機(jī)器 人引向大致的后續(xù)工作位置，并輸入此工作位。對(duì)于此類少量的輸入，依據(jù)部件的具體情況，可允許有幾個(gè)毫米的誤差。接著，機(jī)器人觸遍部件的輪廓，并通過(guò) Automatic Path Learning（自動(dòng)路徑學(xué)習(xí)）功能掌握所需的位置。由此，即使在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)，復(fù)雜的路徑也可迅速完成，而費(fèi)時(shí)費(fèi)力 的編程工作即可被省去。顯而易見的是：工件越復(fù)雜，則軟件的能效就越強(qiáng)。由此可以節(jié)省下高達(dá)90%的編程時(shí)間，整體設(shè)備的效益可得到極大的提高，制造廠家 可對(duì)客戶的要求做出更快和更靈活的反應(yīng)。

在加工過(guò)程中，F(xiàn)C Pressure功能用于維持恒定的壓靠力（直角對(duì)著路徑），使得刀具以一個(gè)恒定的壓力壓向工件的表面。設(shè)定值和極限值依據(jù)工藝流程 和材料而定，如自動(dòng)磨削，對(duì)鑄件和毛刺的銑削與鏜削，對(duì)木質(zhì)工件的磨削或?qū)δ九c塑料復(fù)合材料或其他材料的磨削。在每一個(gè)加工階段，軟件都可測(cè)得力的實(shí)際 值，并把實(shí)際值與額定值進(jìn)行均衡，同時(shí)在必要時(shí)也對(duì)給定的路徑進(jìn)行改編。由此可以確保刀具總是沿著工件表面行走，而不受工件外形凹凸不平、加工公差或進(jìn)刀 過(guò)深的影響。FC Pressure功能還可以降低工件表面受損的風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)刀具的磨損狀態(tài)做出預(yù)診斷。

ABB機(jī)器人適應(yīng)加工速度

FC Speed-Change功能通過(guò)更改機(jī)器人軌跡速度，來(lái)實(shí)現(xiàn)在加工過(guò)程中對(duì)材料的恒定速度切削。加工過(guò)程一旦出現(xiàn)過(guò)高的加工阻力，軟件就會(huì)自動(dòng)降 低機(jī)器人手的進(jìn)給速度并使加工的力保持恒定。此外，機(jī)器人還可以通過(guò)這種方式防止工件或刀具因機(jī)械載荷或熱載荷過(guò)大而受損。這種*優(yōu)化的機(jī)器人加工速度控 制降低了的工件和刀具損傷風(fēng)險(xiǎn)，特別是增強(qiáng)了流程安全性，這些使得生產(chǎn)效率和整個(gè)加工過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益得到了極大的提高。

ABB力控機(jī)器人，無(wú)需編程

圖2 常規(guī)加工和技術(shù)方案的*重要原則與FC機(jī)加工的*重要原則的對(duì)比

在ABB這一技術(shù)基礎(chǔ)上，Magna International公司的子公司ACTS研發(fā)出一種全新的車座檢測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)對(duì)象是在測(cè)試過(guò)程中會(huì)因載荷的 不同而發(fā)生變化的座椅（坐墊的夾持力和彈性逐步減弱）。常規(guī)配置的機(jī)器人在此處會(huì)出現(xiàn)重復(fù)作業(yè)，即沿著給定的動(dòng)作軌跡行走，同時(shí)測(cè)量所獲得的力。在每個(gè)循 環(huán)之后，它會(huì)把實(shí)際值與額定值進(jìn)行均衡，并糾正軌跡，以用于下一個(gè)作業(yè)循環(huán)。由此連續(xù)幾個(gè)作業(yè)循環(huán)，直至額定值重新達(dá)到為止。

而Frits（Force-controlled robotic intelligent test system力控機(jī)器人智能檢測(cè)系統(tǒng)）的情況則不 同。機(jī)器人在移動(dòng)載荷物的同時(shí)進(jìn)行力的調(diào)節(jié)，從而使載荷物總是按照額定值進(jìn)行加載。在連續(xù)試驗(yàn)中，載荷物非常準(zhǔn)確也很接近現(xiàn)實(shí)地模擬人的重復(fù)上下車動(dòng)作， 由此可得出在現(xiàn)實(shí)條件下的疲勞和磨損狀況（圖3）。

ABB力控機(jī)器人，無(wú)需編程

ABB機(jī)器人采用Frits來(lái)模擬入座時(shí)的復(fù)雜動(dòng)作過(guò)程。所獲得的數(shù)據(jù)可以對(duì)長(zhǎng)期狀態(tài)做出客觀的表述

材料疲勞或材料失靈的測(cè)量值也可在“力-行程”曲線上反映出來(lái)，檢測(cè)者可以得出有關(guān)座椅舒適度及其變化的可靠結(jié)論。由于有了自動(dòng)路徑學(xué)習(xí)功能，檢測(cè)者在新 的測(cè)試或新的任務(wù)中，也會(huì)得益于很短的編程過(guò)程。新的測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合幾乎不受限制，例如力矩調(diào)節(jié)的車輛元件在安裝狀態(tài)下（如座椅、車門、頂板、方向盤 等）的連續(xù)運(yùn)行檢測(cè)只是可能的眾多檢測(cè)項(xiàng)目中的一項(xiàng)。另一方面是對(duì)調(diào)節(jié)裝置、開啟裝置和關(guān)閉裝置（如門把手、檔位和方向盤）的操作力的測(cè)量。適用于汽車領(lǐng) 域的方面，也可轉(zhuǎn)用到航空、船舶或通用機(jī)器制造直至對(duì)電器設(shè)備活動(dòng)部件的檢測(cè)上。對(duì)此，檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)幫助用戶對(duì)檢測(cè)序列進(jìn)行直接記錄。另一方面，已編程完畢 的檢測(cè)流程及其檢測(cè)坐標(biāo)可以一次性被存儲(chǔ)，由此可以極大降低后續(xù)試驗(yàn)所需的換裝和編程等費(fèi)用。
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