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

jiajoin

在機(jī)械制造加工行業(yè)，使用自動(dòng)化設(shè)備輔助傳統(tǒng)加工實(shí)現(xiàn)無(wú)人自動(dòng)化生產(chǎn)已是大勢(shì)所趨。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體作為汽車發(fā)動(dòng)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(dòng)上下料裝置的設(shè)計(jì)對(duì)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(tái)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(tái)機(jī)床的自動(dòng)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(dòng)式機(jī)器人( 移動(dòng)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(duì)比如下表。

機(jī)器人方案對(duì)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(guò)程中位姿較多，為了確保抓取中的穩(wěn)定可靠，通過(guò)對(duì)比3種方案，初步選擇軌道移動(dòng)機(jī)器人( 移動(dòng)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(dòng)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(guò)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(tái)機(jī)床自動(dòng)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(dòng)、導(dǎo)引機(jī)器人沿給定的方向直線運(yùn)動(dòng)，需要進(jìn)行直線軌道的設(shè)計(jì)。在機(jī)器人自動(dòng)上下料時(shí)，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(dòng)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(dòng)機(jī)模型，對(duì)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(shí)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(dòng)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(guò)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(shí)，便于機(jī)器人的抓取，減少機(jī)器人手爪抓取缸體過(guò)程中的調(diào)整時(shí)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(dòng)機(jī)生產(chǎn)加工特點(diǎn)，完成了機(jī)器人自動(dòng)上下料系統(tǒng)的搭建，確定以軌道行走式機(jī)器人自動(dòng)輸送方式的技術(shù)方案后，加工準(zhǔn)備和輔助工時(shí)明顯縮短，機(jī)床無(wú)人化運(yùn)轉(zhuǎn)得以實(shí)現(xiàn)。

Jry_A0Z8l

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機(jī)械手臂上下料時(shí)，還要考慮加工中心的生產(chǎn)節(jié)奏，是否會(huì)在導(dǎo)軌上產(chǎn)生時(shí)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(huì)更好一些。成本差不多