用PLC控制FANUC机器人实现自动装配离合器摩擦片_开题报告

文献综述

一、课题背景

离合器在汽车行业里是不可缺少的一部分，是实现汽车能平稳前进与停止重要组件之一。它主要分为电磁离合器、磁粉离合器、摩擦式离合器和液力离合器四种，本次课题主要研究的是摩擦式离合器内摩擦片自动组装工艺。

摩擦式离合器是应用得最广也是历史最久的一类离合器，主动力轴与从动力轴是通过摩擦片形式连接，通过增压油泵控制摩擦片之间的压紧力来改变相对摩擦力，从而实现动力传输，控制从动力轴的输出扭矩和速度。因此摩擦片在摩擦式离合器内动力传输的核心部件。大致结构如图一所示。

                            图一 摩擦式离合器 

摩擦式离合器是否可以正常使用，基本上是由摩擦片来决定的，因此所有的企业对摩擦片装配工艺管控非常严格。有多人装配相互检查，装配完成后的高度检测等等管控。因为大多数还是人工参与装配，无法做到100%合格的检测，所以出错概率还是非常大的，摩擦片顺序或者数量装配错误都将导致从动力输出轴动力或扭矩无法达到设计值。在这工业自动化的快速发展下，现在想要通过PLC控制Scara机器人来实现自动化装配，避开人员疲劳或人的主观判断等因素导致的离合器失效，提高离合器装配的合格率及效率。

二、国内外摩擦式离合器装配技术的发展与现状

可编程序控制器(program logical controller)，简称PLC，是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统。PLC在自动化控制领域具有不可或缺的地位，特别是对工业电器元件的控制有着非常重要的作用，本文就是要将PLC技术运用于控制FANUC的Scara机器人与工业相机协作的摩擦式离合器自动化装配机。

国内摩擦式离合器生产企业由于受到传统装配工艺和测控手段限制，摩擦式离合器装配质量达不到高性能汽车变速箱的要求，其主要原因在于国内企业缺少先进装配技术、测控技术与试验技术的支持。在线测控装备、网络通信系统、柔性装配检测机器人等不能满足离合器装配及质量控制的要求，成套装备应用更少。产品部件和总装不能实现实时在线100%检测，不能实现过程中的质量监控，无法保证装配质量，不能实现稳定的批量生产，废品和不合格率高，严重影响摩擦式离合器在汽车上的使用性能。

国外早在10多年前就开始大量投入全自动化装配产线，采用机器人装配检测技术研发离合器装配生产线，融合和集成了先进的机器人装配技术、工业计算机技术、在线测控技术、无线通信技术和柔性化装配新工艺，实现了离合器装配时功能部件和总装的实时在线100%检测、质量控制跟踪以及过程质量监控，从而保证了离合器的装配质量和效率。

工业机械手是一种可模仿人手动作，并按设定的程序、轨迹和要求代替人手抓取、搬运工件或操持工具进行操作的机电一体化自动化装置。让机械手结合相机，相当于给工业机器手加装的眼睛，可让工业机械手根据实际情况的不同随时改变运动轨迹。生产中应用机械手可以大大提高生产的自动化水平和劳动生产率、保证产品质量、实现安全生产。机械手若用传统的继电器逻辑线路进行控制，不但结构复杂，控制柜体积大，而且各继电器均在运动中动作，易受车体振动等干扰，可靠性差。而可编程控制器(PLC)由于其具有的高可靠性、编程方便、易于使用和修改、环境要求低、体积小巧、安装调试方便、控制简单等特点，在工业控制中有着广泛的应用。为此，我们改用由PLC控制的机械手来代替，经试验满足生产线对该部件的要求，使电路简化，并且控制方便、结构简单、价格便宜、可靠性高。

本次研究采用西门子PLC控制FANUC-Scara机器人根据Cognex相机角度引导技术实现摩擦片全自动装配，另外相机再实时检测装配情况。在装配完成的产品通过检测摩擦片高度确保离合器的装配质量。本系统可实现100秒内全自动完成18个摩擦片的安装，实现高速、高效的自动装配设备。

^范文提纲

绪论

课题背景

国内外摩擦式离合器装配技术的发展与现状

摩擦式离合器结构简介

自动装配离合器摩擦片技术分析及方案确定

离合器摩擦片装配难点分析

设备方案及系统方案确定

动作流程分析

离合器自动装配系统的硬件设计

系统主要配置的选型

伺服电机及相机的选型

角度分割器及驱动动力电机的选型

检测模块及气动元件的选型

PLC的选型

可编程控制器I/O分配

系统电路分析及设计

PLC I/O接线图

离合器自动装配系统的软件设计

离合器自动装配系统程序流程图

离合器自动装配系统程序设计

离合器自动装配系统的程序主体思路

离合器自动装配系统程序设计

五、设备安装与调试

硬件安装

设备调试及问题点记录

参考文献

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