機(jī)床無人化運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)，怎么做到的？

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在機(jī)械制造加工行業(yè)，使用自動化設(shè)備輔助傳統(tǒng)加工實(shí)現(xiàn)無人自動化生產(chǎn)已是大勢所趨。發(fā)動機(jī)缸體作為汽車發(fā)動機(jī)的核心部件之一，其柔性加工生產(chǎn)線中機(jī)器人自動上下料裝置的設(shè)計(jì)對于提高整線加工精度和效率有重要意義。下面將分享從產(chǎn)線布局出發(fā)，延伸到機(jī)器人選型、爪手設(shè)計(jì)、裝夾位置等各方面的實(shí)例。

一、總體方案設(shè)計(jì)

產(chǎn)線布局使用8臺機(jī)床串聯(lián)布置，實(shí)現(xiàn)缸體各面的粗加工與半精加工，要求機(jī)器人實(shí)現(xiàn)8臺機(jī)床的自動上下料。

圖1 缸體生產(chǎn)線布局

機(jī)器人上下料裝置通常有3種形式，懸掛式機(jī)器人( 懸架+倒掛式關(guān)節(jié)機(jī)器人+機(jī)械手爪) 、軌道移動式機(jī)器人( 移動軌道+關(guān)節(jié)機(jī)器人+機(jī)械手爪) 和龍門式機(jī)器人( 桁架機(jī)器人+機(jī)械手爪) ，這3種形式的優(yōu)缺點(diǎn)對比如下表。

機(jī)器人方案對照表

因產(chǎn)線要求機(jī)器人負(fù)載能力較大( 抓取重量≥150kg; 其中，缸體重量80kg，夾具70kg) ，缸體加工過程中位姿較多，為了確保抓取中的穩(wěn)定可靠，通過對比3種方案，初步選擇軌道移動機(jī)器人( 移動軌道+關(guān)節(jié)機(jī)器人+機(jī)械手爪) ，根據(jù)其具體結(jié)構(gòu)，總體方案的設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 自動上下料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

二、機(jī)器人選型及軌道設(shè)計(jì)

由于上下料過程需要較多的位置和姿態(tài)的變換，故采用六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在8臺機(jī)床自動上下料，特在六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的基礎(chǔ)上拓展第七軸——直線行走軸，以承載、驅(qū)動、導(dǎo)引機(jī)器人沿給定的方向直線運(yùn)動，需要進(jìn)行直線軌道的設(shè)計(jì)。在機(jī)器人自動上下料時，操作手臂需要伸出距離較大，而機(jī)器人操作手臂末端爪手和發(fā)動機(jī)缸體重量較大，因此選擇齒輪齒條+導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式。

圖3 機(jī)器人抓手結(jié)構(gòu)

三、機(jī)器人爪手設(shè)計(jì)

機(jī)器人爪手設(shè)計(jì)要求夾持缸體具有一定的剛度與強(qiáng)度，能夠順利地把缸體放進(jìn)夾具中，便于刀具加工，因此爪手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖3所示。根據(jù)目前現(xiàn)有的發(fā)動機(jī)模型，對機(jī)器人手爪抓取缸體的定位方式和夾持點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇左側(cè)面的一面兩銷進(jìn)行定位，如圖4所示。

圖4 定位夾緊示意圖

四、缸體位姿的確定

位姿是指確定缸體在輸送料道和機(jī)床夾具上的位置和姿態(tài)。為了方便缸體在料道上運(yùn)輸和夾具定位裝夾，以及機(jī)器人抓取時缸體位姿變換盡可能的少，需要確定缸體在整線中的位姿，從而減少機(jī)器人動作節(jié)拍。

圖5 缸體在加工生產(chǎn)線中的位姿

缸體在輸送料道的位姿要求缸體在輸送料道的輸送過程中盡可能的平穩(wěn)，與料道導(dǎo)軌的接觸面盡可能大; 在機(jī)器人上料區(qū)時，便于機(jī)器人的抓取，減少機(jī)器人手爪抓取缸體過程中的調(diào)整時間; 盡可能采用一套機(jī)器人手爪完成整線中缸體的上下料工作。缸體在輸送料道上料區(qū)位姿如圖6所示，缸體頂面向上，底面與料道導(dǎo)軌相接觸，前后端面與輸送料道方向相同。初步選取缸體的前、后端面為機(jī)器人手爪的抓取面，選取前、后端面水道孔為手爪定位孔。

圖6 缸體在輸送料道上的位資

自此，根據(jù)柴油發(fā)動機(jī)生產(chǎn)加工特點(diǎn)，完成了機(jī)器人自動上下料系統(tǒng)的搭建，確定以軌道行走式機(jī)器人自動輸送方式的技術(shù)方案后，加工準(zhǔn)備和輔助工時明顯縮短，機(jī)床無人化運(yùn)轉(zhuǎn)得以實(shí)現(xiàn)。

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機(jī)械手臂上下料時，還要考慮加工中心的生產(chǎn)節(jié)奏，是否會在導(dǎo)軌上產(chǎn)生時間上的干涉

charlie909

機(jī)器人第七軸自制？150Kg負(fù)載的機(jī)器人有點(diǎn)小，選用210Kg會更好一些。成本差不多