《工业机器人系统装调》-课件 项目一、二　工业机器人现场环境认知、工业机器人本体装配

项目一工业机器人现场环境认知1任务1工业机器人安全作业任务2安全标志与常用维护工具认知目录2任务1工业机器人安全作业31．

掌握工业机器人安全注意事项。2．熟悉工业机器人安全操作规程。任务目标4任务描述本次任务要求深入领会工业机器人安全生产的安全注意事项、安全操作规程等内容，务必做到对这些知识应知应会。51．安全注意事项（1）安全意识目前，一个不容忽视的现象就是工业机器人用户数量不断增加，但工业机器人操作人员有时不够警惕。在使用时，要求用户具有高度的警惕性和安全意识，要头脑清醒，能够冷静处理问题，现场判断力强，还具有坚实的自动控制技术基础。相关知识6（2）安全距离有必要始终与工业机器人保持安全距离，通常情况下，操作时需与工业机器人保持≥0.5m的安全距离，以防止运动部件伤害。工业机器人安全距离如图所示。7工业机器人安全距离（3）静电放电危险静电放电（electro-staticdischarge，ESD）是电势不同的两个物体间的静电传导，它可以通过直接接触或感应电场传导。当移动工业机器人部件或部件容器时，不接地的人可能会转移大量的静电荷。这种放电过程可能会损坏敏感的电子设备，所以在有静电放电危险警告标志（如图所示）的工作场所要做好静电放电保护。8静电放电危险警告标志（4）控制柜紧急停止紧急停止优先于任何其他工业机器人控制操作。它切断了工业机器人的驱动电源，停止了所有运动部件。如果工业机器人运行时工作范围内有人或工业机器人伤害工人、损坏机器，应立即按控制柜上的急停按钮，控制工业机器人紧急停止。控制柜上的急停按钮如图所示。9控制柜上的急停按钮（5）维护断电安装、维修和保养工业机器人时，应关闭总电源。带电作业可能会产生致命性后果，意外的高压电击可能导致心脏骤停、烧伤或其他严重损伤。（6）灭火发生火灾时，应在确保所有人员的安全后，撤离火灾现场，再进行灭火，同时应当优先处理受伤人员。当工业机器人等电气设备着火时，应使用二氧化碳灭火器，不要使用水或泡沫灭火器。102．安全操作规程（1）工作中的安全1）当工业机器人工作范围内有人员时，应手动操作工业机器人系统。2）当进入工业机器人工作范围内时，应准备好示教器，以便随时控制工业机器人。3）注意可旋转或运动的工具，例如切削工具。在接近工业机器人之前，确保工具停止移动。114）注意工件和工业机器人产生的高温表面。工业机器人电动机长期运行之后温度会很高。5）注意夹具，确保夹紧工件。如果夹具被打开，工件就会脱落，造成人员伤害或设备损坏。在操作中，如果不按照正确的方法进行操作，也会导致人体受伤。6）注意液压、气动系统和带电部件。12（2）示教器的安全示教器（如图所示）是一种高品质的手持终端设备，它配备了一流、高灵敏度的电子设备。13示教器1）小心操作，不要摔打、抛掷或重击示教器，以免导致破损或故障。在不使用的时候，应将示教器挂到专门存储它的支架上，防止意外掉落到地上。2）示教器使用时应避免踩踏电缆。3）绝不可使用锋利物体触碰、操作示教器触摸屏，应用手指或触摸屏专用笔来操作示教器。4）应保持触摸屏清洁。触摸屏上有灰尘和小颗粒，可能会降低触摸屏的敏感度，从而导致操作的精准度降低。145）不要使用溶剂或海绵清洗示教器，应使用专业无尘布蘸少量清洗剂清洗。6）未连接USB设备时，务必盖住USB端口的保护盖。如果USB端口暴露到灰尘中，它可能会中断或发生故障。7）示教器的急停按钮仅供调试和安全确认时使用。在运行中应以控制柜上的急停按钮为主，以确保设备和人员的安全。15（3）手动模式的安全在手动减速模式下，工业机器人会以250mm/s或更慢的速度操作（移动）。如果在工业机器人工作范围内操作，要使用手动减速模式。在手动全速模式下，工业机器人按程序速度移动，只有当所有人员都位于工业机器人工作范围之外时才能使用手动全速模式。操作人员必须经过特殊培训，以了解潜在的危险。（4）自动模式的安全工业机器人自动模式经常被用于生产中运行的程序。在自动模式运行情况下，常规模式停止（GS）机制、自动模式停止（AS）机制和上级停止（SS）机制都要处于活动状态。16（5）特别注意事项1）不要擅自移除或修改任何已安装在工业机器人系统上的防护设备和安全组件，以保障设备原有的安全效能得以持续有效。2）在遇到积水或淹水事件时，切勿尝试直接接触工业机器人，应迅速切断全部电源，并立即采取排水措施，确保工作区域的安全、干燥。173）确保紧急停止装置随时保持无障碍状态。工业机器人系统配备的紧急停止装置主要包括示教器上的急停按钮和控制柜上的急停按钮。其中，示教器上的急停按钮适用于调试和安全确认阶段，控制柜上的急停按钮为主要紧急停止装置，用于运行中紧急情况下的快速响应。务必清空紧急停止装置前方区域，不得堆放任何物品，以便迅速、便捷地使用该装置。4）未经专门授权或未接受过正规工业机器人操作培训、不了解操作风险的相关人员，一律不得擅自操控工业机器人，以杜绝因不当操作而导致安全事故。18任务2

安全标志与常用维护工具认知191．

熟悉安全标志。2．了解维护工具。3．掌握常用维护工具的使用方法。任务目标20任务描述本次任务在于了解工业机器人的安全标志，学习常用维护工具的使用方法。通过这样的方式，能够更加深入地认识工业机器人的安全性，同时掌握如何进行基础维护，以确保工业机器人正常运行且操作安全。211．认识工业机器人现场安全标志工业机器人现场应在显著位置张贴安全标志，以提醒人员注意安全。工业机器人现场安全标志如图所示。相关知识22工业机器人现场安全标志2．常用的维护工具工业机器人维护与修理中，常用到一些维护工具及测试仪器，如电烙铁、热风枪、数字万用表、示波器、机械配件清洗剂、超声波清洗仪、拆装工具、扭力扳手、音波式皮带张力仪、频谱仪、可编程软件维修仪、免拆机软件维修仪等。部分常用维护工具如图所示。23电烙铁

热风枪数字万用表扭力扳手24机械配件清洗剂音波式皮带张力仪3．常用维护工具的使用方法（1）电烙铁的使用方法1）准备工具及待焊元件。准备电烙铁、锡丝、烙铁架，以及所需的电子元件等，如图所示。25准备工具及待焊元件2）给电烙铁通电。将电烙铁的插头插入适当的电源插座中，如图所示。3）焊接前预热。确保电烙铁通电后温度达到工作温度，将电烙铁的烙铁头放在被焊元件引脚与焊盘接触点处，进行焊接前预热，如图所示。预热后可蘸锡，以保护烙铁头。26给电烙铁通电焊接前预热4）开始焊接。当焊点足够热时，将锡丝靠近焊点，开始焊接，如图所示。将适量锡丝熔于被焊元件引脚与焊盘，且被焊元件引脚与焊盘形成合金后，先移开锡丝，再移开电烙铁。通常情况下，焊接时间≤3s。5）焊接标准。良好的焊点应大小适中，无漏焊、虚焊、连焊，焊点应光滑、圆润、干净且无毛刺。27开始焊接

（2）热风枪的使用方法1）使用热风枪前，应仔细检查其外壳是否有裂缝或缺损，确保其外观完整无损。检查其电源线是否有破损，插头是否完好可靠。2）选择适当的温度和风速。根据不同的工作需求，调节热风枪的温度和风速。283）掌握正确的使用方法和操作步骤后，连接电源，开启热风枪开关。等待几秒，热风枪达到所需温度后，握住手柄，将出风口对准需要处理的部位，保持适当的距离（通常为5～10cm）。操作时，需缓慢移动热风枪，注意不得长时间将热风枪对准同一位置，以防止因热量集中而损坏材料或元件。使用完毕，关闭热风枪开关，等待其完全冷却后存放。4）操作时，应避免手部或身体其他部位靠近出风口，以防烫伤。使用时应确保周围环境干燥，远离易燃易爆物品。作业完成，确保热风枪电源断开，并存放在通风干燥的地方。29（3）数字万用表的使用方法1）使用前，检查数字万用表外壳是否完好，应无裂缝或缺损，检查测试表笔的绝缘状况，确保无断路或接触不良。2）选择合适的挡位和量程。先根据待测物理量选择合适的挡位，再根据待测物理量的大小选择合适的量程。303）测量。将数字万用表红、黑表笔分别连接到被测电阻两端，保持接触良好，读取显示屏上的测量值，如图所示。4）数字万用表部分功能的测量是由内部电池供电的，为节约电量，每次使用后，要将挡位置于OFF挡，及时关闭电源开关。31数字万用表测量电阻（4）扭力扳手的使用方法1）使用前，检查扭力扳手外部有无裂缝或损坏，扭矩调节功能是否正常，头部和手柄连接是否牢固。2）选择适当的扭矩值。根据紧固件规格或工作要求，选择合适的扭矩值。3）紧固。将扭力扳手的扳手头卡入螺栓头或螺母，确保卡入牢固。握住扭力扳手手柄，并均匀施加力矩，直至扭力扳手发出“咔嗒”声，停止继续施力，避免过紧。4）使用后的注意事项。使用完毕，将扭力扳手的扭矩值调回最低刻度范围，以保护弹簧机构。定期校准扭力扳手，确保精度符合要求。将扭力扳手存放于干燥通风的地方，避免高温或潮湿环境对其精度造成影响。32（5）音波式皮带张力仪的使用方法1）使用前，检查音波式皮带张力仪的外部是否完好，确认显示屏无裂纹、按键正常、传感器无损坏。检查电池电量是否充足，若显示屏上电池符号闪烁，应更换电池。如发现设备损坏，应及时维修或更换。2）音波式皮带张力仪的参数设置。根据皮带的规格（材质、宽度、长度）和厂商推荐的张力范围，提前参考相关参数表，设置音波式皮带张力仪的必要参数。333）音波式皮带张力仪的测量步骤。将音波式皮带张力仪的传感器对准皮带中部，保持其垂直于皮带表面，且避免接触皮带。用手或工具轻轻敲击皮带，使其产生振动。音波式皮带张力仪将检测皮带的振动频率并自动计算皮带张力值，显示在显示屏上，如图所示。读取显示屏上的张力值，与厂商推荐值进行对比。34用音波式皮带张力仪测量皮带张力值4）若测得皮带张力值偏高或偏低，可以使用扭力扳手调整皮带张紧器上的螺栓，以使皮带达到适当的松紧度。调整后应再次测量，直至达到要求，确保皮带张力在推荐范围内。5）注意事项。测量前应清洁皮带表面，确保无灰尘或油污，以免影响实际振动工况。测量时应保持环境安静，避免外界噪声干扰测量结果。使用完毕，关闭音波式皮带张力仪并妥善存放，避免长时间处于高温或潮湿环境。定期校准音波式皮带张力仪，确保测量数据准确可靠。35项目二工业机器人本体装配36任务1ER3-600工业机器人本体分析及传动方式认知任务2谐波齿轮减速器简介及装配注意事项任务3ER3-600工业机器人五轴及六轴拆卸与装配目录37任务1ER3-600工业机器人本体分析及传动方式认知381．熟悉ER3-600工业机器人的结构。2．知晓ER3-600工业机器人的传动方式。3．熟练掌握ER3-600工业机器人六轴结构。4．准确掌握ER3-600工业机器人六个轴的运动方式与作用。任务目标39任务描述本次任务要求对ER3-600工业机器人的结构和传动方式进行熟悉与了解。具体而言，要能够阐述ER3-600工业机器人各个轴的具体构成情况，以及各个轴在实际运行过程中发挥的作用，同时还要掌握ER3-600工业机器人的传动方式。401．工业机器人的本体分析（1）机身（底座或基座）机身作为工业机器人的支撑基础，负责固定整个工业机器人系统，并将工业机器人与地面或其他支持结构连接，确保工业机器人在工作过程中的稳定性。工业机器人底座如图所示，市面上工业机器人底座形状不同，但作用大致相同。相关知识41工业机器人底座（2）驱动系统驱动系统包含电动机、减速器、丝杠、同步带轮等部件，它们为工业机器人的各个关节提供动力，通过精确控制关节旋转角度和速度来实现预定的动作序列。电动机如图所示。42电动机

（3）传动机构传动机构是指将驱动系统的动力传递到工业机器人各个轴的具体机构，如齿轮箱、连杆、轴承等，它们保证了工业机器人关节的灵活转动和高精度定位。齿轮箱如图所示。43齿轮箱（4）臂部（多关节结构）工业机器人臂部通常由一系列相互连接的关节组成，每个关节代表一个自由度，常见的有六轴工业机器人，能够实现三维空间内的复杂轨迹运动。工业机器人臂部如图所示。44工业机器人臂部（5）腕部工业机器人腕部设计复杂，具备多个旋转关节，可进行灵活的翻转和平移，以适应不同的工作姿态需求，提高工业机器人在末端执行任务时的灵活性。工业机器人腕部如图所示。45工业机器人腕部（6）手部（末端执行器）末端执行器是工业机器人与外界直接交互的部分，根据具体应用场景不同，可以配备各种工具或夹具，如焊接枪、喷漆枪、抓取工具等，用于完成装配、加工、搬运等各种作业。工业机器人手部（末端执行器）如图所示。（7）传感器末端执行器的传感器包括内部传感器和外部传感器，用于实时反馈工业机器人的状态信息，帮助控制系统精确控制并实现自主决策。46工业机器人手部

（末端执行器）2．工业机器人的六轴结构常见的六轴工业机器人一般内置六个电动机，直接通过减速器、同步带轮等驱动六个关节轴的旋转。六轴工业机器人一般有六个自由度，包含本体旋转（S轴）运动、大臂（L轴）运动、小臂（U轴）运动、手腕旋转（R轴）运动、手腕上下（B轴）运动和手部圆周（T轴）运动，六个关节合成实现末端的六自由度动作，具有高灵活性、超大负载、高定位精度等众多优点。工业机器人六轴运动方式和作用见下表，工业机器人六轴运动范围如图所示。4748工业机器人六轴运动方式和作用49工业机器人六轴运动方式和作用3．工业机器人的传动机构工业机器人的驱动系统通过传动机构驱动关节移动或转动，从而实现机身、臂部和手腕的运动。因此，传动机构是构成工业机器人的重要部分。根据传动类型的不同，传动机构可以分为两大类：直线传动机构和旋转传动机构。（1）直线传动机构工业机器人常用的直线传动可以直接由气缸或液压缸和活塞产生，也可以采用齿轮、齿条、滚珠丝杠螺母等传动元件由旋转运动转换得到。50直线传动机构的结构简单，工作可靠，传动距离较远，传递载荷较大，可实现急回运动规律（当连杆机构的曲柄作为主动件并匀速回转时，从动件返回行程的速度高于其工作行程的速度，这种现象称为连杆机构的急回运动），但不易获得匀速运动或其他运动规律，且传动不平稳，冲击与振动较大。直线传动方式在工业机器人中应用于

X轴、Y轴、Z轴方向驱动，圆柱坐标结构的径向驱动和垂直升降驱动，以及球坐标结构的径向伸缩驱动。51（2）旋转传动机构一般电动机都能够直接产生旋转运动，但其输出力矩比要求的力矩小，因此需要采用齿轮、同步带等传动装置或其他传动机构，把较高的转速转换成较低的转速，并获得较大的力矩。运动的传递和转换必须高效率地完成，并且不能有损于工业机器人所需要的特性，包括定位精度、重复定位精度和可靠性等。通过旋转传动机构可以实现运动的传递和转换。旋转传动机构是机械系统中用于传递和转换旋转运动的组件，它在工业机器人中扮演着关键角色。521）谐波齿轮传动机构是一种精密传动装置，由刚性内齿轮（刚轮）、柔韧弹性外齿轮（柔轮）以及位于中间的椭圆形波发生器组成。当波发生器旋转时，会通过弹性变形使柔轮产生椭圆运动，并与刚轮啮合，从而实现高效的动力传输和大传动比。谐波齿轮传动机构如图所示。53谐波齿轮传动机构2）摆线针轮传动机构利用摆线针齿啮合原理，通过一系列滚动体在摆线形槽中的滚动实现运动和动力的传递。这种传动方式具有结构紧凑、承载能力强、传动平稳等特点，适用于需要高精度和大扭矩的场合。摆线针轮减速器利用摆线针轮与摆线针齿轮的啮合来实现减速。摆线针齿轮具有特殊的齿轮轮廓，使得啮合点在齿面上滑动，从而实现平稳的传动。摆线针轮传动机构如图所示。54摆线针轮传动机构

3）行星齿轮传动机构在工业机器人关节中被广泛使用，其特点是多个小齿轮（行星齿轮）围绕一个中心齿轮（太阳轮）转动，并且所有行星齿轮都嵌在一个固定的内齿轮（齿圈）内。这种传动方式能够提供多种不同的输出转速和力矩，同时保证结构紧凑和高效率，其传动效率＞90%，高于谐波齿轮传动。行星齿轮传动机构如图所示。55行星齿轮传动机构任务2谐波齿轮减速器简介及装配注意事项561．熟悉谐波齿轮传动的含义。2．了解谐波齿轮传动的工作原理。3．熟练掌握谐波齿轮减速器装配注意事项。任务目标57任务描述本次任务要求了解谐波齿轮传动的概念、特点以及工作原理。具体来说，要对谐波齿轮传动有清晰的认识，包括其定义、特点以及运行的基本过程。同时，还需熟悉谐波齿轮减速器的工作方式，明确其在实际工作中的运行模式。此外，需掌握谐波齿轮减速器装配的注意事项，确保在进行装配工作时能够遵循正确的方法和规范，避免出现错误和问题，以保证谐波齿轮减速器的正常运行和性能发挥。581．谐波齿轮传动的简介谐波齿轮传动是一种精密的传动方式，利用弹性变形原理实现运动和动力的传递，特别适用于需要高精度、大传动比和结构紧凑的应用场合。谐波齿轮传动的基本构造包括三个核心部件：刚轮、柔轮、波发生器，如图所示。相关知识59谐波齿轮传动的基本构造（1）刚轮（circularspline）刚轮内齿圈固定不动，其内齿数较多。（2）柔轮（flexspline）柔轮外齿圈柔韧可变形，其齿数少于刚轮内齿数。（3）波发生器（wavegenerator）波发生器通常由一个带有椭圆形凸轮的轴和内部的柔性轴承构成，当波发生器转动时，会使柔轮产生可控的径向变形。602．谐波齿轮传动的特点（1）传动比大，单级为50～300，双级可达2×106。（2）传动平稳，承载能力高，传递单位扭矩的体积和质量小，在相同条件下，体积可减小20%～50%。（3）齿面磨损小而均匀，传动效率高。当结构合理且润滑效果良好时，对传动比为100的传动，效率可达85%。61（4）传动精度高，在制造精度相同的情况下，谐波齿轮传动的精度可比普通齿轮传动高一级。（5）回差小，精密谐波齿轮传动的回差一般可小于3弧分，甚至可以实现无回差传动。（6）可以通过密封壁传递运动，这是其他传动机构很难实现的。（7）谐波齿轮传动不可能获得中间输出，并且杯式柔轮刚度较低。623．谐波齿轮传动的工作原理谐波齿轮传动是一种利用谐波振动原理，靠中间挠性构件弹性变形来实现运动或动力传递的传动装置的总称。谐波齿轮减速器由固定的内齿刚轮、柔轮和使柔轮发生径向变形的波发生器组成，谐波齿轮减速器是齿轮减速器中的一种新型传动结构，它利用柔轮产生可控制的弹性变形波，引起刚轮与柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动。63柔轮被波发生器弯曲成椭圆状。因此，在长轴部分刚轮与柔轮啮合，在短轴部分则刚轮与柔轮呈脱离状态。固定刚轮，使波发生器按顺时针方向旋转后，柔轮发生弹性变形，与刚轮啮合的齿轮位置顺次移动。波发生器按顺时针方向旋转180°后，柔轮仅按逆时针方向移动一齿。波发生器按顺时针方向旋转一周（360°）后，由于柔轮的齿数比刚轮少两齿，因此柔轮按逆时针方向移动两齿，一般将该动作作为输出执行。谐波齿轮传动的工作原理如图所示。64谐波齿轮传动的工作原理654．谐波齿轮减速器的装配注意事项（1）零件检查检查所有零件是否完整，是否有损坏或变形。特别注意齿轮和轴承部分的完整性，确保所有零件的尺寸、形状和材料都符合设计要求。（2）组装顺序按照设计的组装顺序进行装配，确保每个步骤都准确无误。按照说明书或流程图提供的指示进行操作。66（3）润滑处理装配时，应使用专用润滑脂，不要使用低品质或伪劣的润滑剂。确保所有需要润滑的部位都得到充分润滑，包括齿轮、轴承和密封件。（4）齿轮匹配确保齿轮的模数、齿数和压力角等参数与设计要求一致。检查齿轮的齿面质量和精度，确保其能够满足使用要求。（5）安装位置确保谐波齿轮减速器安装的位置是正确的，特别是对于垂直安装或倾斜安装的情况，确保安装面平整、干净，没有油污或杂物。67（6）运行测试在运行前进行测试，确保谐波齿轮减速器能够在规定的转速和负载下正常工作。在测试过程中检查是否有异常噪声、发热或振动等现象。（7）使用环境确保谐波齿轮减速器的使用环境符合设计要求，特别适于对温度、湿度和抗腐蚀性等要求苛刻的工作环境。在使用过程中避免超载或过载，防止对谐波齿轮减速器造成损坏。（8）维护保养定期进行维护保养，包括清洗、更换润滑脂和检