《机器人技术应用项目教程》（第二版）课件 5项目十一 模块A 工业机器人系统的安装调试

第五篇

腾飞

主

编：蒋正炎副主编：张

俊、嵇朋朋、舒晓春2024年9月项目十一PCB异形插件生产装配项目十一模块A工业机器人系统的安装调试项目十一模块B工业机器人系统的集成应用项目十一模块C工业机器人的维护维修第五篇

腾飞思政小故事——边境战士类卫国戍边英雄团长祁发宝

2020年6月外军越线搭设帐篷，祁发宝团长本着诚意，仅带几名官兵交涉，却遭对方攻击，祁发宝头部遭重创。

英雄勇敢无畏，只因责任在肩。这些战斗英雄的光辉形象，弘扬了不怕苦、不怕死的爱国主义和革命英雄主义精神，他们是年轻的一代人的代表和典范。向他们致敬，向默默无闻为祖国戍守边疆的战士致敬。腾飞

“滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄”，每一位工业机器人应用现场工程师已经从“起步”、“助跑”、“展翅”渐渐成长起来，该是来接收实战挑战了。掌握了工业机器人示教器的基本操作、离线仿真软件PQArt、视觉检测技术、西门子S7-200smartPLC和触摸屏等技术，并已经初步实践了基础应用，我们仍然需要通过实战来对这些技术综合应用实现“腾飞”。

自2017年至今已连续5年举办机器人技术应用项目的全国职业院校技能大赛，累计500多支优秀机器人技术应用团队同场竞技，在华航唯实“工业机器人PCB异形插件工作站”CHL-DS-01型实训设备平台上，实现一套工业机器人PCB异形插件生产装配的安装与调试。每个团队有2位成员，在4个小时比赛时间内，沉着应战，团队分工协作，精心策划，根据任务书要求，对整套系统进行设计、整体集成和调试，所有参赛选手都体现工业机器人工程师应有的职业素质和职业素养。（见下图）腾飞项目十一PCB异形插件生产装配【项目描述】

“机器人技术应用”赛项竞赛内容基于华航唯实工业机器人PCB异形插件工作站CHL-DS-01型实训设备平台，为以工业机器人为核心，实现对电子产品的涂胶码垛、芯片分拣、装配入库，电子产品由PCB板、异形芯片、盖板组成。为提高产品复用性和操作趣味性，突出工业机器人及周边设备的操作过程，电子产品采用模拟化设计，PCB板为提供多种芯片安装位置的真实电路板，异形芯片为不同形状、不同颜色的料板，盖板为透明塑料平板，最后可通过锁螺丝与底板固定。具体任务要点见表项目十一PCB异形插件生产装配【项目描述】

本项目选用2021年全国职业院校技能大赛正式比赛试题为项目要求，以此确定项目实施工作步骤：如图模块A-1工业机器人系统机械装调【任务要求】

本任务需要结合前期所学内容，能在竞赛规定时间内根据任务书要求完成工作站台面机械单元装配与布局、工具快换模块法兰端安装及气路连接、以及检测单元1号、2号工位机械安装及气路连接，完成相关气路调试，为后续任务提供基础。

【任务目标】1.能完成工业机器人工具快换系统的安装及气管连接。2.能完成机械单元的装配。3.能完成工作台面单元布局。4.能完成检测单元1号、2号工位机械安装及气路连接。

模块A-1工业机器人系统机械装调任务准备：一、安装工艺要求1.电缆与气管分开绑扎。2.电缆和气管分开走线槽，气管在型材支架上可用线夹子绑扎带固定，两个线夹子之间的距离不超过120mm。3.安装完毕后机械单元部分没有晃动和松动。执行元器件气缸动作平缓，无强烈碰撞。二、工业机器人工具快换系统的安装及气管连接1.将工具快换模块法兰端已经安装到工业机器人第6轴法兰盘上。2.完成工具快换模块的气路连接。3.将气路压力调整到0.4MPa~0.6MPa。模块A-1工业机器人系统机械装调任务准备：三、机械部分装配利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成涂胶单元、码垛单元、料仓单元、废品单元、左侧光栅结构件零件的安装。四、工作台面单元布局工作站台面单元布局要求：注意芯片料仓单元、涂胶单元、码垛单元、废品单元、工具等的布局方向和安装形式，具体位置尺寸满足模块B中机器人工作半径范围即可。五、检测单元1号、2号工位机械安装及气路连接1.完成检测单元1号、2号工位相应气缸的电磁阀连接，并检查线路。2.完成检测单元1号、2号工位的机械结构件、气缸、导轨、检测滑台、检测灯架子等零件的安装。3.完成检测单元1号、2号工位的气缸气路连接。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调一、工业机器人工具快换系统的安装及气管连接

竞赛平台采用工具快换系统实现工业机器人在涂胶工具、夹爪工具、吸盘工具和锁螺丝工具间自由切换，无需人工介入，实现气路直接接通，接线要求如图【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调工具快换系统的安装步骤具体如下：1.根据提供的机器人法兰盘图纸以及实际情况，将机械快换安装在工

业机器人的末端法兰，且调整到合理位置。2.将气管正确接到机械快换上，通过手动调试能将涂胶工具夹住。3.要求快换装置紧固连接，不能有松动。连接形式如图【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调二、机械部分装配

根据装配图纸和工艺公差要求，完成涂胶单元、码垛单元、料仓单元、废品单元、左侧光栅装配图等结构件的安装，各单元装配图见任务书。安装顺序没有特定要求，安装完成后各单元结构件紧固。三、工作站台面单元布局

根据工作站台面布局图纸要求，完成工作站台面的布局，要求布局与图纸一致，用手推动各单位无晃动。具体位置尺寸满足模块B中机器人工作半径范围即可。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调四、检测单元1号、2号工位机械安装及气路连接1.机械安装（1）安装两块底板上的柱销，如图所示。要求保证销与底板的连接可靠，又不可用力过大，以防滑丝。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调（2）安装推动气缸传感器，如图所示。要求传感器固定牢固，防止松动。（3）安装推动气缸，如图5-7所示。将推动气缸放置在底板上，将对角线的螺丝拧紧，注意推动气缸的左右对称以及电磁阀朝向，完成后拧紧其他螺丝。要求螺丝牢固可靠。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调（4）安装推动气缸部件，如图所示。注意金属片的朝向。（5）安装平移滑台上的安装台，如图5-9所示。先在每个安装台上固定一颗螺钉，确认滑板与安装台之间的位置，完成后固定其他螺钉。要求螺钉牢固可靠，螺钉不得高于平移滑台，对示教造成影响。应确认安装台朝向正确，左右对称。注意：任何时候都要避免滑块从导轨上脱落。解决方法：在滑块收尾的第一个孔中加入2.5mm的垫片。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调（6）安装升降气缸，如图5-10所示。进行升降气缸与其底座的连接，完成后将它们固定到滑台上，固定时要用力适中，避免损坏或气缸松动。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调（7）安装连接杆，如图所示。要求固定时用力适中，避免损坏。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调（8）将安装完毕的底板及滑台安装至工位上，如图所示。要求固定牢固可靠，避免松动。将底部安装上去时可先安装对角线上的螺钉，后补其他螺钉；安装滑台时注意插销与孔对齐。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调（9）安装LED检测灯，如图所示。要求固定时用力适中，避免松动。（10）检查及清理台面。避免漏装垫片或螺钉。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调2.电磁阀安装

利用竞赛工位所提供工具和零件，完成1号、2号升降气缸电磁阀和推动气缸电磁阀的连接，安装前示意图，如图所示。要求安装后线路正常、无漏气现象。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调安装步骤：（1）安装橡胶垫片，如图所示。（2）安装电磁阀，将电磁阀与底座的连接，并通过螺钉固定，要求紧固后电磁阀不漏气。（3）连接电磁阀接线头，并通过螺钉锁紧，防止松动或线头脱落。（4）安装后，如图如图所示。检查线路连接情况。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调3.气路连接

按照电磁阀功能定义及编号，完成1号和2号装配检测工位气缸到阀岛的气路连接，阀岛部分的所有气管均要按工艺要求绑扎，工艺完成如图所示（题目要求设备原3号和4号检测单元的电气线路和气路不需要选手重新绑扎）。机器人法兰相关气路和检测单元所有气缸气路，连接完成后也要按照工艺要求绑扎，工艺完成如图所示。比赛评分对工艺要求非常严格。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调

电磁阀集中布置在电气接线区域，紧密排列，各电磁阀的功能定义及编号如图所示。具体气路连接流程如图所示。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调（1）气路连接前的准备

按照要求检查空气压缩机状态，准备图纸、工具及耗材，并安排气动回路连接步骤。（2）气路的连接步骤

气管内插入接头时，应用手拿着气管端部轻轻压入，使气管通过弹簧片和密封圈到达底部，保证气动回路连接可靠、牢固、密封；气管从接头拔出时，应用手将管子向接头里推一下，然后压下接头上的压紧圈再拔出，禁止强行拔出。管路的走向要合理，尽量平行布置，弯曲要少且平缓，不可与电路连接交叉，同时避免直角弯曲。①气路阀岛的连接气路阀岛的连接示意图如图所示。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调②机器人本体的气路连接机器人本体的气路连接由DO10_3，DO10_4、DO10_7~DO10_9组成。具体的连接方法如下。先将DO10_4、DO10_7连接至机器人本体尾部Air1—Air4处，如图5-22所示。从机器人本体的顶部引出气路接至法兰盘上。注意这里的1~4与Air1~Air4相对应，切勿错接。机器人顶部的连接如图所示。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调DO10_8、DO10_9的连接如图所示，先将DO10_8所需的直径6mm的气管与转接口相连接，转接口左边连接至法兰盘上，右边的一头接至真空检知器上；DO10_9则有所不同，它左端还需要与破真空并联才能连接至法兰盘上，右边与DO10_8一样接真空检知器。【任务实施】模块A-1工业机器人系统机械装调③装配检测工位上的气路连接，要求固定可靠、密封，气缸上的气路连接如图所示。

【思考与练习】

1.工业机器人工作站台面布局范围是多少？

2.自行设计2种以上布局图。。模块A-1工业机器人系统机械装调模块A-2工业机器人系统电气装调【任务要求】

本任务需要结合前期所学内容，能在竞赛规定时间内根据任务书要求完成检测单元1号、2号工位电气接线、光栅电气接线、PLC的IO信号连接、工业机器人IO信号配置以及工业机器人Home点的设定。并可以完成触摸屏手动调试界面的设计及PLC程序的编写，能通过触摸屏控制四个工位气缸伸缩、气缸升降、检测灯亮、红绿指示灯亮。

【任务目标】1.能完成检测单元1号、2号工位电气接线。2.能完成光栅的电气接线。3.能完成PLC的IO信号连接并捆绑。4.能完成工业机器人IO信号配置。5.能完成工业机器人Home点设定。6.能设计触摸屏手动调试界面、编写PLC程序从而实现手动调试功能。

模块A-2工业机器人系统电气装调【任务准备】一、检测单元1号、2号工位电气接线利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成检测单元1号、2号工位传感器、检测灯、指示灯等的电路接线，并调整传感器的安装位置使其准确反馈气缸状态。二、光栅的电气接线利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成光栅的电路接线，共需接四根线：信号线（PLC的输入信号线I4.0）、0V、24V和地线（PE），并调整光栅的安装位置可准确反馈光栅信号。三、PLC的IO信号连接根据提供的PLC的IO信号表，完成控制面板上的PLC控制线路接线，并对线缆进行捆扎。四、工业机器人IO信号配置在工业机器人示教器中，根据工业机器人IO信号与PLC、视觉控制器等终端的接线图，定义各信号的类型和功能。模块A-2工业机器人系统电气装调【任务准备】五、工业机器人Home点设定工业机器人Home点姿态为本体的1轴、2轴、3轴、4轴、6轴的关节为0°，5轴为90°。六、手动调试根据任务书要求，完成触摸屏手动调试界面的设计及PLC程序的编写。通过触摸屏可以控制1号~4号工位的气缸伸缩、气缸升降、检测灯亮、红绿指示灯亮。模块A-2工业机器人系统电气装调【任务实施】一、检测单元1号、2号工位电气接线1.接线前的准备按照要求检查电源状态、准备图样、工具、导线及其他耗材，接线端子初始状态如图所示。接线端子排的功能（以1号工位和2号工位传感器为例）见表。模块A-2工业机器人系统电气装调【任务实施】2.连接传感器与升降气缸，如图5-27所示。要求信号与端子排连接相匹配，安装时必须接触良好且安装到位，以防信号丢失。模块A-2工业机器人系统电气装调【任务实施】3.连接时要注意区分两线传感器与三线传感器引出线的颜色功能，引出线不可接错，否则会损坏传感器。如图所示，磁性传感器有两根引出线，其中棕色线接L＋（即24V电源）、蓝色接输入信号端子；而电感式传感器有三根引出线，其中黑色线输入信号端子、棕色线接DC24V电源、蓝色线接DC0V电源。模块A-2工业机器人系统电气装调【任务实施】4.检测结果指示灯接线。检测结果指示灯有三根引出线，一号工位指示灯黑色引出线接DC0V_1，红色指示灯引出线接端子排Q1.4处，绿色指示灯引出线接至Q1.5处，如图所示。二号工位指示灯黑色引出线也接DC0V_1，红色指示灯引出线接端子排Q1.6处，绿色指示灯引出线接至Q1.7处。模块A-2工业机器人系统电气装调【任务实施】5.检测指示灯接线。如图所示检测指示灯有两根引出线，一号工位检测指示灯蓝色线接至端子排DC0V_2处，棕色线接至端子排H1处；二号工位检测指示灯蓝色线也接至端子排DC0V_2处，棕色线接至端子排H2处。模块A-2工业机器人系统电气装调【任务实施】二、光栅的电气接线利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成光栅的电路接线，如图所示，共需接四根线：信号线（PLC的输入信号线I4.0）、0V、24V和地线（PE），并调整光栅的安装位置可准确反馈光栅信号。模块A-2工业机器人系统电气装调【任务实施】三、PLC的IO信号连接插件线连接。根据表5-3提供的对应关系，将机器人的插接线进行连接。控制面板区域分布分三块，PLC的IO接线区、电磁阀信号接线区和传感器信号接线区，按工艺要求完成插件线连接，如图模块A-2工业机器人系统电气装调【任务实施】三、PLC的IO信号连接插件线连接。根据表提供的对应关系，将机器人的插接线进行连接。控制面板区域分布分三块，PLC的IO接线区、电磁阀信号接线区和传感器信号接线区，按工艺要求完成插件线连接，如图模块A-2工业机器人系统电气装调【任务实施】四、工业机器人I/O信号配置根据表机器人输入信号与表输出信号表完成工业机器人I/O信号配置。模块A-2工业机器人系统电气装调【任务实施】五、工业机器人Home点1．新建工作原点“Home”在手动模式下操作工业机器人示教器，在主界面中选择“程序编辑器”选项，进入“程序编辑器”界面，单击窗口下方“添加指令”按钮添加“MoveAbsJ”指令，双击指令语句中“*”，将名称修改为“Home”。2．将“Home”点相关参数修改为指定值在“程序编辑器”界面中，选中“Home”选项，单击下方“调试”选择跳出窗口中的“查看值”，在查看值编辑窗口中对六个轴“rax_1”到“rax_6”的值进行修改，然后单击“确定”，如图模块A-2工业机器人系统电气装调【任务实施】六、手动调试1.设计触摸屏手动调试界面如图2.编写PLC手动调试程序如图

模块A-2工业机器人系统电气装调【任务实施】六、手动调试1.设计触摸屏手动调试界面如图2.编写PLC手动调试程序如图

3.通过触摸屏手动调试，可以控制四个工位气缸伸缩、气缸升降、检测灯亮、红绿指示灯亮。

【思考与练习】1.说一说工业机器人PCB异形插件工作站有几种不同类型传感器？2.工业机器人PCB异形插件工作站使用的光栅属于投射光栅还是反射光栅？模块A-2工业机器人系统电气装调模块A-3工业机器人系统建模【任务要求】

使用测量工具对工作站台面上所有单元组件进行测量，根据测量结果在离线仿真软件中完成工业机器人系统的建模，要求零件齐全，布局与实际装配一致。

【任务目标】

能够根据实际情况完成工业机器人系统建模。

模块A-3工业机器人系统建模【任务准备】

一、利用现场提供的测量工具，完成对工作站台面上所有单元组件实际安装位置的布局尺寸测量。二、在离线仿真软件中，根据实际测量结果，对三维环境中的单元组件进行位置调整，使其与本赛位竞赛平台一致，要求竞赛平台台面上所有单元均安放到位。三、工作站模型文件可通过工具栏“工作站”按钮打开使用，通过工具栏“另存为”按钮保存到文件夹中。模块A-3工业机器人系统建模【任务实施】

一、按照要求检查工位，工具是否齐全；制定工业机器人系统建模的操作流程计划，如图模块A-3工业机器人系统建模