机械加工线性机器人技术规范

1机械加工线性机器人通用技术规范本文件规定了机械加工线性机器人的术语和定义、产品分类、性能指标、技术要求、检验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等。本文件适用于机械加工用线性机器人及其变型品种。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件，不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T191-2008包装储运图示标志GB/T4208外壳防护等级（IP代码）GB/T4768-2008防霉包装GB/T4879-2016防锈包装GB/T5048-2017防潮包装GB/T5080.1-2012可靠性试验第1部分：试验条件和统计检验原理GB5226.1-2008机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB11291.1-2011工业环境用机器人安全要求第1部分:机器人GB11291.2-2013机器人与机器人装备工业用机器人安全要求第2部分：机器人系统与集成GB/T12642-2013工业机器人性能规范及其试验方法GB/T12643-2013机器人与机器人装备词汇GB/T12644-2001工业机器人特性表示GB/T15706-2012机械安全设计通则风险评估与风险减小GB/T17421.2-2016机床检验通则第2部分:数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定GB/T20867-2007工业机器人安全实施规范GB/T37415-2019桁架机器人通用技术条件GB/Z19397-2003工业机器人电磁兼容性试验方法和性能评估准则指南JB/T8896-1999工业机器人验收规则3术语和定义GB5226.1-2008、GB11291.1-2011、GB11291.2-2013、GB/T12643-2013、GB/T15706-2012、GB/T17421.2-2016、GB/T20867-2007和GB/T37415-2019界定的以及下列术语和定义适用于本文件。23.1机械加工线性机器人machininglinearrobot（MLR）配合数控机床机械加工作业，在X/Y/Z三个坐标轴实现直线运动，辅以回转运动和抓取动作，使用程序自动控制并可重复编程，具备生产运行数据的采集、处理和呈现能力的线性机器人。3.2定位精度positioningaccuracy机械加工线性机器人停止时，运动轴实际到达的位置和要求到达位置的误差。3.3重复定位精度repeatedpositioningaccuracy机械加工线性机器人运动轴在同一个位置多次定位产生的误差。3.4软限位softlimit通过机械加工线性机器人控制系统设定的各轴运动范围设定限值。4产品分类4.1按负载能力分类机械加工线性机器人按负载能力分类，可以分为：a)轻负载型机械加工线性机器人，负载能力≤20kg。b)中负载型机械加工线性机器人，20kg＜负载能力≤100kg。c)大负载型机械加工线性机器人，100kg＜负载能力≤1000kg。d)重负载型机械加工线性机器人，负载能力＞1000kg。4.2伺服轴数量分类机械加工线性机器人按轴数分类,可以分为：a)三轴机械加工线性机器人。b)四轴机械加工线性机器人。c)五轴机械加工线性机器人。d)六轴机械加工线性机器人。e)多轴机械加工线性机器人。4.3按联动轴数量分类机械加工线性机器人按同时联动轴数分类，可以分为：a)两轴联动机械加工线性机器人。3b)三轴联动机械加工线性机器人。c)多轴联动机械加工线性机器人。4.4按精度分类机械加工线性机器人按精度分类,可以分为：a)高精度机械加工线性机器人,定位精度<±0.03mm，且重复定位精度<±0.01mm。b)中精度机械加工线性机器人,±0.03mm≤定位精度≤±0.2mm,且±0.01mm≤重复定位精度≤±0.05mm。c)一般精度机械加工线性机器人,定位精度＞±0.2mm,且重复定位精度＞±0.05mm。4.5按移动速度分类机械加工线性机器人按空载时移动速度分类，可以分为：a)高速型机械加工线性机器人，X轴最大移动速度≥120m/min，加速度≥1G。b)中速型机械加工线性机器人，60m/min＜X轴最大移动速度＜120m/min，0.8G≤加速度＜1G。c)低速型机械加工线性机器人，X轴最大移动速度＜60m/min，加速度＜0.8G。4.6按服务工位数量分类机械加工线性机器人按服务工位数量分类，可以分为：a)S型机械加工线性机器人，服务1台数控机床。b)H型机械加工线性机器人，服务2台数控机床。c)M型组合式机械加工线性机器人，服务3台数控机床以上。4.7按横梁形式分类机械加工线性机器人按横梁形式分类，可以分为：a)MT型：X轴为单根横梁形式的机械加工线性机器人。b)MU型：X轴为两根横梁形式的机械加工线性机器人。4.8规格型号和命名 说明：1表示机械加工线性机器人生产企业代号,根据企业需求使用2～4位大写英文字母表示。2使用大写英文字母“MLR”表示机械加工线性机器人。3表示机械加工线性机器人服务数控机床数量和横梁形式，使用1个或2个大写英文字母表示。如“S”表示服务1台数控机床、“H”表示服务2台数控机床。对于服务3台数控机床以上的机械加工线性机器人需要使用2个大写英文字母：“MT”为单根横梁形式、“MU”为两根横梁形式。44表示机械加工线性机器人的伺服轴数量和联动轴数量，共2位，用大写英文字母或小写阿拉伯数字表示。其中第一位表示伺服轴数量，如“3”表示三轴机械加工线性机器人，“4”表示四轴机械加工线性机器人，“5”表示五轴机械加工线性机器人，“6”表示六轴机械加工线性机器人，“M”表示多轴机械加工线性机器人。其中第二位表示联动轴数量，如“2”表示两轴联动机械加工线性机器人，“3”表示三轴联动机械加工线性机器人，“M”表示多轴联动机械加工线性机器人。5表示机械加工线性机器人精度，使用2个大写英文字母表示。如“HP”（HighPrecision）表示高精度机械加工线性机器人，“MP”MediumPrecision表示中精度机械加工线性机器人，“GP”（GeneralPrecision）表示一般精度机械加工线性机器人。6表示机械加工线性机器人的移动速度，共2位，用大写英文字母表示。如“HS”（HighSpeed）表示高速机械加工线性机器人，“MS”（MediumSpeed）表示中速机械加工线性机器人，“LS”（LowSpeed）表示低速机械加工线性机器人。7表示机械加工线性机器人的负载能力，使用4位小写阿拉伯数字表示，单位为kg。如“0020”表示负载能力为20kg的机械加工线性机器人。8各字段之间使用“-”间隔。5性能指标机械加工线性机器人的性能指标,应在产品标准中加以规定,应包括下列各项：a)坐标型式和运动方式b)伺服轴数c)联动轴数d)服务数控机床台数e)机械手臂数量f)额定负载g)最大负载重量h)各轴位移范围i)工作空间j)定位精度k)重复定位精度l)最小定位时间m)循环时间n)单轴加速度o)最大单轴速度p)合成加速度q)合成速度r)数据采集s)数据呈现6技术要求6.1一般要求6.1.1机械加工线性机器人主体结构必须使用钢材或铸铁件，必须经过去应力处理。6.1.2机械加工线性机器控制方式：a)机械加工线性机器人采用的控制为总线通讯控制方式。b)电力线与信号线应分开,并对信号线采取屏蔽、双绞等抗干扰措施。c)各个轴可单独手动示教和程序编辑示教。d)机械加工线性机器人的控制项目按表1要求。表1机械加工线性机器人控制项目序号项目1具备不低于20个运动程序存储功能2能够实现不低于2个运动模式备选3能够实现0-100%速度自由调节4能够开启关闭任意服务工位5具备记录程序断点并实现复位功能6具备储料位置数量自由编辑功能7具备各种负载监控功能8具备各轴位置监控功能9具备产量统计功能具备报警查询、复位功能具备自动模式和手动模式功能具备整线回零功能具备坐标软限位点自由设定功能6.2外观和结构机械加工线性机器人外观和结构应符合GB/T37415-2019中6.2的规定。6.3功能要求机械加工线性机器人功能应满足以下要求:a)各机构运行平稳。b)具备急停、启动、暂停、复位、回零按钮。6c)具备绿黄红三色指示灯（运行、暂停、停止）。d)具备断电即停功能。e)垂直运动轴具备抱闸功能。f)气动控制具备保压功能。g)液压控制具备保压功能。h)可具备撞击即停功能。i)可具备进入联锁功能。j)具备与其他自动化配套设备集成的功能。k)具备超出工作区域自动停止功能。6.4安全要求6.4.1基本要求机械加工线性机器人的安全保障应符合GB11291.1-2011、GB11291.2-2013、GB5226.1-2008、GB/T15706-2012和GB/T37415-2019的规定。6.4.2接地机械加工线性机器人操作机、控制装置、动力源都应有接地点。所有接地点应在其附近标注明显的接地符号“”。接地点与机械加工线性机器人上因绝缘损坏可能带电的金属部件之间的电阻不得超过12Ω。6.4.3绝缘电阻机械加工线性机器人绝缘电阻应符合GB/T37415-2019中6.4.3的规定。6.4.4耐电强度机械加工线性机器人动力交流电源电路与邻近的非带电导体间,应能承受交流(50Hz)电压有效值1500V持续1min的耐电强度试验,无击穿、闪络及飞弧现象。6.4.5急停功能每个能启动机械加工线性机器人运动或造成其他危险状况的控制点都应有手动的急停装置,该急停装置应具有以下功能:a)终止机械加工线性机器人的所有导致危险的动作。b)切断机械加工线性机器人驱动器的驱动源。c)消除可由机械加工线性机器人控制的任何其他危险。d)保持有效直至设备被复位。e)只能手动复位,复位后不会自动重启,只允许手动启动。7f)停电后恢复供电时,不得自行接通。6.4.6短路保护功能机械加工线性式机器人的电源线和外接软线固定装置应安全可靠。应配备防水进线座，防水进线座防水等级应达到GB/T4208中规定的IP54。并应有短路保护装置。6.4.7安全保护功能当机械加工线性机器人在工作过程中出现超负载、超运行速度、超最大行程、机械故障等情况时,控制系统应能发出报警信号,且应立即停止工作。6.4.8限位功能机械加工线性机器人应有限制各运动轴最大位移的机械硬限位装置并具有软限位设定功能。6.4.9竖直轴(Z轴)安全功能线性机器人竖直轴(Z轴)安全装置应满足以下要求:a)机器人末端负载≥80kg时,应配备外置制动系统(不包含电机的制动系统),该系统与机器人竖直轴(Z轴)直接连接。在电机制动系统失效时，能够满足竖直轴(Z轴)及末端负载的所有重量。b)机器人竖直轴(Z轴)应配备维修时使用的防坠落锁紧机构。6.4.10执行机构安全功能机械加工线性机器人所有执行机构应配备防坠落锁紧机构和防止滑动的锁紧机构且重要连接处应做防松设计。6.5噪声在没有回音测量环境下，距离机械加工线性机器人3m处测量在以最大速度空载运行时所产生的噪声应小于80dB(A)。6.6连续运行功能机械加工线性机器人在额定负载和工作速度下,能够连续正常运行36h。6.7工艺操作机械加工线性机器人可正常进行手动示教编程，分段示教编程，编程坐标数值可自动获取和工艺操作,可以满足正常上卸料、多姿态翻转。6.8电源适应能力当供电电网电压波动,交流电源在额定电压的±15%范围内,频率变动±1%时,机械加工线性机器人工作应正常。6.9电磁兼容性机械加工线性机器人的电磁兼容性应符合GB/Z19397-2003中6.5的规定。6.10环境气候适应性8机械加工线性机器人环境气候适应性应符合GB/T37415-2019中6.10的规定。6.11耐振性机械加工线性机器人的操作机、控制装置在受到频率为5Hz～60Hz、振幅为0.2mm的振动时,能够正常工作。6.12耐运输性机械加工线性机器人按生产厂家要求包装和运输后,应保持功能正常，外观无损伤。6.13可靠性机械加工线性机器人按GB/T5080.1-2012中的规定，平均无故障工作时间MTBF>5500h且平均修复时间MTTR<30min。7检验方法7.1检验条件机械加工线性机器人检验时除有另行规定外,均在下述条件下进行：a)温度:0℃~40℃。b)相对湿度:≤85%（20℃)。c)大气压力:86kPa～106kPa。7.2外观和结构检查机械加工线性机器人外观和结构采用目测方式检验。7.3功能检查机械加工线性机器人功能检查主要确认各个指令和动作的有效性和准确性：a)按机械加工线性机器人的技术要求，检查各按钮的功能和显示装置的显示是否正常。b)按机械加工线性机器人的要求，检查全部进入互锁功能。按下“停止”或“急停”按钮后，不按“复位”和“启动”按钮，则其他按钮均不能使运动部件动作。c)人工操作按钮，使每个轴往复运行三次，检查各机械轴动作是否正确。d)按程序指令操作，检查各机械轴动作与程序指令一致性。7.4性能检验7.4.1最大负载重量在机械手臂末端配重最大负载重量后，操纵机械加工线性机器人按规定的程序运行，可满足其运行速度和精度的要求。97.4.2各轴位移范围使用专用和通用长度测量工具，以机座坐标系为基准，测量机器人末端执行器在其直线轴上的位移范围。7.4.3工作空间测量在空载状态下，根据GB/T12644-2001中第5章规定的工作空间作图法绘制出工作空间简图。以机座坐标系为基准,测出工作空间上极限位置点和拐点的坐标值。7.4.4定位精度机械加工线性机器人定位精度采用矩阵式测量的目标位置选择如图1所示，其测量方法如下：图1矩阵式测量的目标位置选择示意图a)机械加工线性机器人的检验条件应符合GB/T17421.2-2016中3.1的规定。b)被测机械加工线性机器人应完成装配并充分运转；在开始检验精度之前机器人的调平、几何精度和功能检验都应完全符合要求；检验期间若使用机械加工线性机器人内部补偿程序应记录在检验报告中。c)按被测机械加工线性机器人编制程序使运动部件沿着或者围绕轴线运动到一系列的目标位置，并使运动部件按照编程要求运动到指定位置，停留1分钟，测量运动部件的位置坐标并记录。d)重复测量所有规定的测量点，每个点测量10次，取最大值。7.4.5重复定位精度机械加工线性机器人的重复定位精度其测量方法如下：a)被测机械加工线性机器人应完成装配并充分运转；在开始检验精度之前机器人的调平、几何精度和功能检验都应完全符合要求；检验期间若使用机械加工线性机器人内部补偿程序，应记录在检验报告中。b)按机械加工线性机器人编制程序使运动部件沿着或者围绕轴线运动到一系列的目标位置，并在各目标位置停留足够的时间，以便测量和记录实际位置。c)机械加工线性测量目标位置的选择本文件按7.4.4的规定。d)每个目标位置在每个目标方向上应至少测量10次，统计出来位置偏差值，位置偏差值是运动部件到达实际位置减去目标位置之差。e)机械加工线性重复定位精度评定是按测量值的最大值。7.4.6最小定位时间机械加工线性机器人的最小定位时间按GB/T12642-2013中第9章的规定的方法进行检验。7.4.7循环时间在最大行程条件下,机械加工线性机器人按图2循环运行轨迹所示从A点运动到D点,并从D点原路返回到A点(按ABCD-DCBA)进行循环运行。图2机械加工线性机器人循环运行轨迹用仪表测量10次循环运行的时间，求平均值。7.4.8单轴加速度机械加工线性机器人的单一轴的运动加速度，按GB/T12642-2013中6.7的规定的方法进行检验。7.4.9最大单轴速度使被测轴进入稳定的工作状态，其他轴固定。令机械加工线性机器人被测轴以最大速度做最大范围的运动，测出速度的最大值。重复测量10次，以10次所测结果的平均值为测量结果。7.4.10合成加速度被测伺服轴进入稳定的工作状态，其他伺服轴联动。被测伺服轴以最大加速度做运动，测量各伺服轴加速度的分量，计算合成加速度。重复测量并计算10次，求平均值。7.4.11合成速度机械加工线性机器人的合成速度按GB/T12642-2013中6.7的规定的方法进行测量。7.4.12数据采集控制系统应能够精确采集机械加工线性机器人各个运动轴实时状态数据，采集延时不高于10毫秒。控制系统应能够精确采集机械加工线性机器人各个含有传感器、感应器的部件的实时状态数据，采集延时不高于10毫秒。7.4.13数据呈现控制系统能够显示机械加工线性机器人各伺服轴负载率，延时不高于100毫秒。控制系统能够显示机械加工线性机器人各个传感器、感应器的部件实时状态，并依据状态展现异常报警提示信息，延时不高于100毫秒。控制系统能够显示机器人作业的物料存储数据。控制系统能够显示历史故障、报警信息和故障原因。控制系统能够显示机器人的产能率。7.5安全性7.5.1接地电阻机械加工线性机器人的接地电阻按GB5226.1-2008中18.2规定的方法进行测量。7.5.2绝缘电阻机械加工线性机器人的绝缘电阻按GB5226.1-2008中18.3规定的方法进行测量。7.5.3耐电强度机械加工线性机器人的耐电强度按GB5226.1-2008中18.4规定的方法进行检验。7.6噪声机械加工线性机器人的噪声按JB/T8896-1999中5.7规定的方法进行检验。7.7连续运行性能机械加工线性机器人的连续运行性能按JB/T8896-1999中5.6规定的方法进行检验。7.8工艺操作性能机械加工线性机器人在正常工艺条件下,按工艺要求进行示教编程,并启动机器人自动运行,工作正7.9电源适应能力机械加工线性机器人的电源能力按JB/T8896-1999中5.8规定的方法进行检验。7.10电磁敏感度机械加工线性机器人的电磁敏感度按GB/Z19397-2003中第6章规定的方法进行检验。7.11环境气候适应性机械加工线性机器人的环境适应性按JB/T8896-1999中5.10规定的方法进行检验。7.12耐振性机械加工线性机器人的耐振性能按JB/T8896-1999中5.11规定的方法进行检验。7.13耐运输性机械加工线性机器人的耐运输性按JB/T8896-1999中5.12规定的方法进行检验。7.14可靠性机械加工线性机器人的可靠性按GB/T5080.1-2012规定的方法进行检验。8检验规则8.1产品检验分为出厂检验和型式检验。8.2有下列情况之一时,一般应进行型式检验：a)新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定。b)已定型的产品,如设计、关键工艺、材料有较大改变,可能影响产品性能。c)正常生产的产品,每隔3年或累计台数达到100台。d)产品停产3年恢复生产。e)出厂检验结果与上次型式检验有较大差异。8.3每台线性机器人都应进行出厂检验，检验项目见表2。其它检验规则按JB/T8896-1999中第2章的规定进行。表2机械加工线性机器人检验项目序号检验项目技术要求检验方法出厂检验型式检验1