Opracował mgr in�. Arkadiusz Krzempek Bielsko-Biała 2005

Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej Wydział Budowy Maszyn i Informatyki

Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji

LABORATORIUM OBRABIAREK

INSTRUKCJA

Temat: Budowa i zasada sterowania manipulatora PR 16 P-A

Manipulator PR 16 P-A

1

1. Cel �wiczenia

Celem �wiczenia jest zapoznawanie z budow� i zasadami programowania manipulatora PR 16 P-A.

2. Opis ogólny manipulatora PR 16 P-A

Manipulator PR 16 P-A wyposa�ony w układ sterowania numerycznego przeznaczony jest do transportu mi�dzyoperacyjnego w zakresie podawania i wymiany przedmiotów. Wyposa�ony jest w chwytak z dwoma uchwytami przystosowanymi do wymiany przedmiotów ukształtowanych w postaci wałków lub tulei. Manipulator składa si� z (rys.l):

− podstawy (5), − korpusu (4), − korpusu ramienia (3), − ramienia (2) − chwytaków (l).

Rys.1. Podstawowe elementy manipulatora i mo�liwe ruch Poszczególne ruchy manipulatora (ich zakres) s� sterowane poprzez zderzaki mechaniczne. Manipulator PR 16 P-A mo�e wykonywa� nast�puj�ce ruchy:

1. Wysuw korpusu ramienia (Y) – maksymalnie korpus mo�e ustawia� si� w trzech pozycji pionowych, zale�nie od liczby zamontowanych zderzaków.

Manipulator PR 16 P-A

2

2. Obrót (B), równie� mo�liwe jest ustawienie trzech pozycjach (0-360°) na skali k�towej obrotu ramienia.

3. Wysuw ramienia (X) maksymalnie w trzech poło�eniach, zale�nie od liczby zamontowanych zderzaków.

4. Obrót chwytaków w zakresie dwóch pozycji A(0-180°) oraz minimalne przesuni�cie chwytaków w osi Z (mikroposuw).

W skład całego zespołu wchodz�: − szafa z układem sterowania i pulpitem, − podajnik cz��ci, − przeno�nik ła�cuchowy.

W nast�pnych rozdziałach instrukcji opisano dokładniej wymienione wy�ej elementy oraz sterowanie i obsług� manipulatora. 3. Dane techniczne manipulatora PR 16 P-A

− Ud�wig maksymalny ................................................................................................. 24 kg − Ud�wig nominalny..................................................................................................... 16 kg − Wysoko�� podnoszenia minimalna i maksymalna (ustawienie w trzech

pozycjach) ....................................................................................................... 0,07÷0.55 m − Zakres wysuwu ramienia (w trzech pozycjach)..................................................... 0,1÷1 m − Zakres k�ta obrotu kolumny (ustawienie w trzech pozycjach)..................... 0,47÷6,28 rad − Pr�dko�� podnoszenia kolumny w osi Y ..................................................... 0,19÷0,08 m/s − Pr�dko�� obrotu ramienia w osi...........................................................................1,16 rad/s − Pr�dko�� wysuwu ramienia w osi X ......................................................................0,55 m/s − Pr�dko�� obrotu zespołu chwytaków.....................................................................1,57 m/s − Zakres obrotu zespołu chwytaków (mo�liwo�� ustawienia dwóch pozycji) ..... 0÷5,76 rad − Pozycjonowanie ruchów manipulatora:

w osi X .......................................................... ± 0,0002 m w osi Y .......................................................... ± 0,0003 m w osi B ........................................................ ± 0,0002 rad

− Wymiary gabarytowe manipulatora: długo�� ............................................................. 2024 mm wysoko��.......................................................... 1432 mm szeroko��............................................................ 800 mm

− Masa manipulatora 530 kg − Parametry zasilania:

cz�stotliwo�� pr�du....................................... 50 Hz ±2% napi�cie zasilania ............................................ 3 x 380 V moc zainstalowana...............................................2,1 VA

Manipulator PR 16 P-A

3

− Typ sterowania numerycznego ................................................................................ RS-1C Istnieje mo�liwo�� zaprogramowania 520 bloków. W jednym bloku mo�e by�

wykonywana tylko jedna instrukcja (tj. jeden ruch). Nap�dy ruchów: Wszystkie ruchy s� nap�dzane pneumatycznie powietrzem o parametrach:

wydatek............................................................. 0,1 m3 /s ci�nienie .............................................................0,6 MPa

Manipulator jest wyposa�ony we własny zasilaj�cy układ pneumatyczny. 4. Przykład zastosowania i przestrze� manipulatora

Manipulator PR16 P-A mo�e by� stosowany do pobierania przedmiotów nieobrobionych z jednego transportera (np. pochylni – wyposa�enie stanowiska laboratoryjnego) i zakładania nieobrobionych przedmiotów na obrabiark�, gdzie nast�puje wymiana obrobionego ju� przedmiotu na przedmiot nowy. Nast�pnie przedmiot obrobiony, pobrany przez manipulator z obrabiarki, odkładany jest na kolejny transporter (np. transporter ła�cuchowy – wyposa�enie stanowiska laboratoryjnego), po czym manipulator powtarza te czynno�ci cyklicznie.

Dla tego przykładu w punkcie 7 został napisany program steruj�cy wraz z opisem kolejnych działa� oraz schemat tego układu (rys.5). 5. Opis trybu pracy r�cznej

Pulpit do obsługi r�cznej manipulatora (rys.2) słu�y do nastawania wł�czników kra�cowych, tak aby w trybie pracy automatycznej wszystkie zadane ruchy mechanizmów były dokładne i jednoznacznie okre�lone. Za pomoc� przeł�cznika wyboru stanowiska (1) wybieramy ruch, którym chcemy sterowa� (Manipulator – 0, Pochylnia – 1, Transporter – 2) i po naci�ni�ciu przycisku pozycjonujemy odpowiedni ruch. Po tej czynno�ci ustawia si� wył�czniki kra�cowe. W ten sposób przeprowadza si� pozycjonowanie wszystkich potrzebnych ruchów wykorzystywanych dalej w trybie pracy automatycznej . Przeł�cznikiem (2) nastawiamy tryb pracy manipulatora – r�czny lub automatyczny. Na pulpicie do obsługi r�cznej znajduj� si� lampki kontrolne:

− gotowo�� pracy manipulatora sygnalizuje lampka, pozycja – 1, − gotowo�� pracy układu Sterowania Numerycznego sygnalizuje lampka, pozycja – 2, − prawidłowe zasilanie robota pr�dem 3 –fazowym, pozycja – 3, − prac� krok po kroku mo�emy wł�czy� przeł�cznikiem, pozycja – 5.

Manipulator PR 16 P-A

4

Rys.2. Widok pulpitu do obsługi r�cznej Na powierzchni czołowej pulpitu znajduje si�:

− stacyjka z kluczykiem, − wył�cznik główny, − sygnalizacja wł�czenia.

6. Programowanie pracy automatycznej

Programowanie pracy automatycznej przeprowadza si� wykorzystuj�c pulpit programowania automatycznego (klawiatura) (rys.3). Program przechowywany jest w pami�ci operacyjnej (ram). Przez wywołanie opcji FUN program mo�na zapisa� w pami�ci EPROM. Nale�y pami�ta� aby pami�� była pusta. Do pisania i realizacji programu nie jest wymagane umieszczenie w gnie�dzie pami�ci EPROM nale�y jednak pami�ta�, �e w przypadku wył�czenia szafy sterowniczej napisany program zostanie utracony i trzeba go wprowadza� ponownie.

Pami�� EPROM mo�na wykasowa� przez na�wietlenie �wiatłem ultrafioletowym lub długotrwałe na�wietlanie �wiatłem dziennym dlatego pami�� EPROM nale�y przechowywa� w odpowiednim pojemniku.

Wprowadzaniem i wykonywaniem programu steruje system operacyjny, który jest wbudowany w szaf� steruj�c�.

Manipulator PR 16 P-A

5

Rys.3. Pulpit programowania oraz pami�� EPROM

Rys.4. Schemat rozmieszczenia klawiszy pulpitu programowania

DRC 3

CIF

INR 2

CALL

CHR 1

RET

NOP 0

LBL

STA 7

OPTI

LDA 6

MAIL

SUB 5

JIF

ADP 4

JUMP

CPL

OFF

STL

ON

LDL 9

LOUT

LDAI 8

LIN

SET

STOP

OR

PAUS

AND

TIME

RUN

IOCC

GOTO

UNIT

UNIT

CLR

2nd

HALT ––––– STEP

DEL

BTS

FUN

PRO

RST I

APLI

INS

FST

Manipulator PR 16 P-A

6

6.1. Opis poszczególnych, przycisków pulpitu programowania (rys.4)

2nd – przycisk słó��cy do zmiany znaczenia przycisków pulpitu (aktywne napisy górne).

CLR – ("CLEAR") druga funkcja przycisku 2nd. Podwójne naci�ni�cie powoduje skasowanie wprowadzonej informacji.

UNIT – Po naci�ni�ciu na wy�wietlaczu pojawi si� napis unit. Układ oczekuje na wpisanie kolejnego kroku programu.

UNIT – Druga opcja przycisku UNIT. Słu�y do zapisania kolejnego kroku programu, ale bez sprawdzenia wykonania poprzednich kroków.

ALOP – Klawisz słu��cy do wprowadzenia arytmetyczno-logarytmicznej instrukcji programowania. Naci�ni�cie klawisza powoduje wy�wietlenie ALOP na wy�wietlaczu.

GOTO – Druga opcja przycisku ALOP, która słu�y do zmiany kolejno�ci kroków.

IOCC – Po naci�ni�ciu oczekiwana jest instrukcja wej�cia-wyj�cia lub programowania biegunowego. Nowy krok jest programowany i wstawiany w wybrane miejsce programu.

RUN – Druga opcja przycisku IOCC. Naci�ni�cie powoduje uruchomienie programu zapisanego w pami�ci ram. Nale�y wprowadzi� warto�� ”1”aby program został uruchomiony

PROG – wci�ni�cie przycisku powoduje przej�cie z trybu pracy r�cznej w tryb pracy automatycznej. Słu�y do wł�czenia Układu Sterowania Numerycznego i programowania. Ponowne naci�niecie powoduje powrót do trybu pracy r�cznej.

FUN – (FUNCTION), druga opcja przycisku PROG. Po naci�ni�ciu wykonywana jest pierwsza znaleziona w programie (szukana do przodu) funkcja specjalna.

FST – (FORE STEP), naci�ni�cie powoduje wykonanie jednego kroku. Na wy�wietlaczu zostanie pokazany nast�pny krok programu.

INS – (INSERT), druga opcja przycisku FST. Słu�y do wprowadzenia jednej instrukcji w miejsce w którym zostanie wywołana. Zmiana jest automatycznie zapisywana w pami�ci.

BST – (BACK STEP), naci�ni�cie powoduje zatrzymanie programu po jednym kroku i wy�wietlenie na wy�wietlaczu bloku w którym program został zatrzymany.

DEL – Przycisk ten powoduje usuni�cie wprowadzanego bloku instrukcji.

STEP – Naci�ni�cie powoduje zatrzymanie programu i wy�wietlenie nast�pnego bloku. Nast�pne naci�ni�cie spowoduje wykonanie wy�wietlonego bloku, a po wykonaniu wy�wietlony zostanie nast�pny blok itd. Jest to jedyny klawisz, który nie posiada drugiej funkcji (HALT).

Manipulator PR 16 P-A

7

6.2. Opis znaczenia słów wprowadzanych z pulpitu w tekst programu jako słowa

kluczowe (kolejno�� alfabetyczna)

CALL – wywołanie programu. CPL – odwrócenie logiczne zawarto�ci rejestru operacyjnego. JIF – skok warunkowy do etykiety (je�li rejestr operacyjny zawiera 1). JUMP – skok bezwarunkowy do etykiety. LBL – pusta operacja, sama etykieta. LDL – przekazanie zawarto�ci wskazanego rejestru do rejestru operacyjnego. LIN – przekazanie zawarto�ci wskazanego wej�cia i wło�enie jej do rejestru operacyjnego. LOUT - przekazanie zawarto�ci rejestru operacyjnego na wskazane wyj�cie. NOP – pusta operacja. OFF – ustawienie wskazanego wyj�cia na 0. ON – ustawienie wskazanego wyj�cia na l. OPTI – uruchomienie równoległego procesu. PAUS – postój w 1/10 sek. RET – powrót do podprogramu. RST – ustawienie zawarto�ci wskazanego rejestru na 0. SET – ustawienie zawarto�ci wskazanego rejestru na l. STOP – zatrzymanie wykonywania programu lub pojedynczego procesu. UN_ – ruch wskazanej jednostki do wskazanej pozycji. un_ – ruch wskazanej jednostki bez oczekiwania na jego uko�czenie

6.3. Instrukcje do programowania ruchów robota Jednostka pionowa

UN00 0 – synchronizacja, – o� obrabiarki, – odkładanie, UN00 1 – odbieranie, – nad pozycj� odkładania, UN00 2 – nad pozycj� odbierania.

Jednostka obrotowa UN01 0 – synchronizacja, UN01 1 – odbieranie (lub odkładanie RTP2), UN01 2 – obrabianie, UN01 3 – odkładanie (lub odbieranie RTP2).

Manipulator PR 16 P-A

8

Jednostka pozioma UN02 0 – synchronizacja, UN02 1 – przed obrabiark� przy obrocie łapy, UN02 2 – odkładanie, UN02 3 – o� obrabiarki, UN02 4 – obrabianie.

Obrót łapy UN03 0 – synchronizacja, – łapa przedmiotów nie obrobionych (A) na dole, UN03 1 – łapa (A) w górze.

Przesuw łap UN04 0 – synchronizacja, – odbieranie, UN04 1 – zakładanie do obrabiarki.

Łapa A UN05 0 – synchronizacja, – łapa A otwarta, UN05 1 – łapa A zamkni�ta.

Łapa B UN05 0 – synchronizacja, – łapa B otwarta, UN05 1 – łapa B zamkni�ta.

Wysuwacze UN10 0 – wysuwacz l zasuni�ty (synchronizacja), UN10 1 – wysuwacz l wysuni�ty, UN11 0 – wysuwacz l zasuni�ty (synchronizacja), UN11 1 – wysuwacz l wysuni�ty3.

Podnoszenie stołów UN12 1 – podnoszenie stołu l, UN13 1 – podnoszenie stołu 2.

Pochylnia UN14 0 – pochylnia w poziomie (synchronizacja), UN14 1 – pochylnia podniesiona.

Separator przygotówek UN15 0 – na dole (synchronizacja), UN15 1 – na górze.

Transporter UN20 1 – ruch transportera.

Manipulator PR 16 P-A

9

Podajnik cz��ci UN21 0 – podajnik na dole (synchronizacja), UN21 1 – podajnik na górze.

Wyrównywacz cz��ci UN21 0 – wyrównywacz odsuni�ty (synchronizacja), UN21 1 – wyrównywacz dosuni�ty.

7. Przykładowy program Ka�da linia programu składa si� z trzycyfrowej liczby porz�dkowej, słowa kluczowego i polecenia (instrukcji) zakodowanego w postaci liczby pi�ciocyfrowej: pierwsze dwie cyfry – nr aktualnej jednostki, pozostałe trzy – nr czynno�ci wykonywanej przez dan� jednostk�. Przykład programu:

000 LBL 00 000 pocz�tek programu.

001 UN 00 002 ruch w pionie na pozycje 2.

002 UN 01 001 obrót na pozycj� l.

003 UN 14 001 podniesienie pochylni stołu.

004 UN 15 001 podniesienie widełek separatora przygotówek.

005 UN 02 002 wysuni�cie ramienia na pozycj� 2.

006 UN 05 001 zamkni�cie szcz�k dolnych.

007 UN 04 001 podniesienie głowicy chwytaka.

008 UN 00 002 cofni�cie ramienia do pozycji l.

009 UN 01 002 obrót robota na pozycj� 2.

010 UN 00 001 ruch w pionie na póz. l.

011 UN 02 002 wysuni�cie ramienia na pozycj� 2.

012 UN 00 002 opuszczenie głowicy chwytaka.

013 UN 05 000 otwarcie szcz�k dolnych.

014 UN 02 000 cofni�cie ramienia do pozycji 2.

015 UN 20 001 ruch o jedn� pozycj� przeno�nika ła�cuchowego.

016 UN 21 001 podniesienie "łapki" przeno�nika ła�cuchowego.

017 UN 22 001 dosuni�cie wyrównywacza cz��ci.

018 UN 01 000 obrót ramienia na pozycj� 0.

019 UN 03 001 obrót głowicy chwytaka o 180 stopni.

020 UN 21 000 opuszczenie przeno�nika.

Manipulator PR 16 P-A

10

021 UN 22 001 odsuni�cie wyrównywacza cz��ci.

022 UN 15 000 opuszczenie widełek separatora przygotówek.

023 UN 04 000 powrót głowicy chwytaka do poło�enia pocz�tkowego.

024 UN 14 000 opuszczenie pochylni stołu.

025 JOMP 00 000 skok do pocz�tku programu.

026 RUN 00 001 uruchomienie programu. Wszystkie jednostki uruchamiane przez powy�szy program uwidocznione s� na rysunku stanowiska (rys.5) wraz z ich oznaczeniem liczbowym i z zaznaczeniem numerów przyjmowanych przez nie pozycji.

Rys.5. Przykładowy schemat stanowiska 8. Zalecenia dotycz�ce �wiczenia i sprawozdania

1. Podczas �wiczenia nale�y zaprogramowa� manipulator w taki sposób, aby przenosił on w

okre�lony sposób przedmiot mi�dzy wyznaczonymi przez prowadz�cego miejscami. 2. W sprawozdaniu nale�y umie�ci� krótki opis manipulatora. 3. Opisa� zadanie, jakie ma wykona� manipulator i umie�ci� szkic miejsca pracy i diagram. 4. Opisa� struktur� programu. 5. Uwagi i wnioski ko�cowe.

Literatura

1. Dokumentacja Techniczno-Ruchowa manipulatora PR-16 P-A