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齒輪自動上下料項目
1-1 總體要求
本自動化系統(tǒng)的目標是實現(xiàn)齒輪中孔磨削和端面加工的自動上下料，通過對客戶加工設備的優(yōu)化布局、同時引入機器人、上料緩存系統(tǒng)、工件對刀器和卸料緩存系統(tǒng)來實現(xiàn)這個目標。進而達到改善現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，提高生產(chǎn)效率，減少員工崗位配置的效果，滿足客戶對生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質量的要求。
1-2 適應工件
1） 客戶提供的工件圖紙，加工工藝及其他特別要求，如右圖“眾聯(lián)上下料自動線需適應的工件”所示。所涉及的工藝過程為“中孔磨削”和“兩端面車削”。
2） 工件主要特征參數(shù)如下：
1】 重量：0.8~1.1KG；
2】 內(nèi)孔：d38~d44.95（CP1-d39.79、CP2-d44.95、CP3-d40、CP4-d44.95、CP5-d38、CP6-d39）；
3】 齒頂圓：D68.59~D83.79(CP1-D68.83、CP2-D83.79、CP3-73.6、CP4-D83.09、CP5-68.59、CP6-D73.6)；
4】 齒輪總高：54、56.2（CP1CP2CP4—54，CP3CP5CP6—56.2）。
3） 工件示意如下：
1-3 加工工藝過程
1-4 方案要求
1）本方案實現(xiàn)磨床中孔磨削及車床端面加工的自動化上下料；
2） 根據(jù)用戶提供的圖紙等進行相關設計；
3） 上料系統(tǒng)采用多工位轉盤式結構、下料通過碼垛完成后由人力轉運；
4） 單設備停止時其余設備可繼續(xù)加工；
5） 相關設計符合人機工程原理；
6） 設計和制作必須能夠保證產(chǎn)品的性能和精度要求、結構簡單合理便于調(diào)試和維修；
2 技術方案
2-1 方案總體說明（參見下圖）
1）按配備兩臺機器人服務于3臺加工設備的思路進行總體規(guī)劃。其中“機器人1”為兩臺MK2120B上下料，“機器人2”為車床上下料。考慮上料墩緊臂長及負載因素、機器人1選擇25KG左右的負載能力，機器人2選擇5KG左右的負載能力；
2）按加工工藝可劃分為OP10的磨削加工區(qū)和OP20的車削加工區(qū)域，兩區(qū)域之間通個“工件轉移定位系統(tǒng)”進行聯(lián)系；
3）生產(chǎn)單元配有上料緩存系統(tǒng)和卸料緩存系統(tǒng)。具有一定的緩沖容量、滿足一段時間無人上料及值守、實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
磨削區(qū)設置兩套上料緩存系統(tǒng)、總緩存數(shù)量達到240件；車削區(qū)設置卸料緩存、緩存數(shù)量為28件（這個緩存方式可視為臨時處理方式【本方案】、在對后續(xù)工序作相關改造后可以取消該卸料緩存從而提高整個生產(chǎn)線的自動化水平?。?；
4）生產(chǎn)準備時由人工在上料位置完成上料緩存，確認設備工作條件后、啟動齒輪加工系統(tǒng)（包括OP10、OP20及相關自動上下料相關設備），機器人1為OP10的兩臺設備上料并卸下其加工完成的工件至“工件轉移定位系統(tǒng)”的指定位置；
5）“工件轉移定位系統(tǒng)”實現(xiàn)工件由磨削區(qū)向車削區(qū)的移動，并為“機器人2”抓取作準備（工件狀態(tài)一致、位置固定）；
6）機器人2完成以下動作：為車床上料、抽檢及不良品分揀（置于指定平臺上由人工取走）、為車床卸料并堆垛成品到卸料緩存（由人工對卸料緩存進行更換）。
7）為了適應兩序的自動化作業(yè)，需對OP10、OP20設備作相應的改造，可能的改造方向是：卸料門和電器控制等；
8） 設置安全防護系統(tǒng)、確保人員和裝備的安全。
2.2 設備布局
該自動生產(chǎn)線由OP10磨床2臺、OP20車床1臺、機器人系統(tǒng)2套（含夾具及基座）、磨床上料緩存系統(tǒng)2套（含預定位對刀系統(tǒng)）、工件轉移定位系統(tǒng)1套（含抽檢及放置平臺）、OP20卸料緩存裝置1套、安全防護系統(tǒng)和電器控制（本方案中未作示意）系統(tǒng)組成。
位置關系參見設備布局示意圖。
2.3 工藝方案
工藝方案按如下前提條件考慮：
1）OP10加工節(jié)拍45秒、OP20加工節(jié)拍13秒；
2）磨削區(qū)配置雙上料緩存系統(tǒng)（緩存總量240件）、可以實現(xiàn)兩臺磨床連續(xù)工作；
3）卸料緩存數(shù)量為28件，即每加工28件由人工對卸料緩存進行更換和補充。
2.3 .1 自動上下料動作流程
1）操作者將待加工齒輪順序放置于上料緩存系統(tǒng)。設置2套上料緩存系統(tǒng)、待其中一套完成上料后即可啟動生產(chǎn)線，2套緩存系統(tǒng)能夠緩存240件待加工工件；
2）上料緩存系統(tǒng)的上料位置頂桿將工件順序托舉至機器人取料位置，傳感器向機器人發(fā)出取料信號；
3）機器人端拾夾具從取料位置抓取工件、端拾夾具抱閘夾緊，抓取工件向預定位裝置移動；
（此時上料位置頂桿向上頂起工件補充至機器人取料位置；重復2、3步的動作實現(xiàn)對機床的物料補充，當上料緩存系統(tǒng)的一個倉位工件取完后、上料頂桿回歸低位、倉位轉盤旋轉將下一倉位工件送至取料位置、繼續(xù)補充工件，如此循環(huán)直至上料緩存系統(tǒng)的所有工件被取走，機器人到另一套上料緩存系統(tǒng)抓取工件。此時人工可以對空的上料緩存系統(tǒng)進行工件補充。循環(huán)上述過程即可實現(xiàn)對OP10的連續(xù)供料）；
4）工件預定位
工件按規(guī)定軌跡接近預定位裝置，端拾夾具抱閘松開，工件繼續(xù)向預定位裝置靠近時工件齒頂與頂桿接觸、頂桿進入齒槽，工件沿預定軌跡繼續(xù)移動到指定位置、傳感器發(fā)出信號，端拾夾具抱閘夾緊，工件預定位完成；
5）OP10磨床上料
機器人拾取工件由工件預定位位置移動至OP10磨床上料位置（此時工件軸線與機床夾具軸線重合），工件接近夾具、端拾夾具抱閘松開、工件繼續(xù)移動卡盤頂尖導入齒槽工件隨動、夾爪松開，工件被送到位墩緊，機床夾具夾緊工件。OP10上料完成；
6）機器人退出OP10磨床，磨削加工；
【規(guī)定間隔后、重復前述3、4、5、6實現(xiàn)對另一臺OP10磨床的上料】
7）OP10取料
OP10主軸夾具松開，機器人端拾夾具夾爪夾緊工件，端拾夾具抱閘松開，工件沿軸線向外移動并與夾具分離，端拾夾具抱閘再次夾緊，取料動作完成；
8）將OP10加工完成零件送至“工件轉移定位系統(tǒng)”的指定位置；
9）機器人2為OP20上料（一端加工完成后、機器人對工件掉頭裝夾車床加工另一端）；
10）OP20端面加工，約13秒；
11）等待OP20加工完成后，機器人從OP20取料；
（前述9、10、11，如果條件允許機器人2可以不退出車床）
12）將工件移動至卸料緩存位置、完成碼垛卸料；
【完成規(guī)定的卸料緩存數(shù)量后由人工對卸料緩存裝置作更換。（若后序可以作相應的自動化改造則該緩存可取消從而進一步提升生產(chǎn)自動化水平?！?br/>13）重復步驟2）~12）可以實現(xiàn)生產(chǎn)線的連續(xù)工作；
（抽檢及不良品由機器人2根據(jù)抽樣規(guī)定及OP10指令將對應工件放置到指定平臺，由操作者進行對策。）
整過生產(chǎn)線可以1人值守，該員工主要負責：磨削區(qū)上料緩存工件補充、車削區(qū)卸料緩存成品下料、不良和抽檢品對策。
企業(yè)若按三班組織生產(chǎn)則一條生產(chǎn)線即可減少用工6人。
2.3 .2工序節(jié)拍分析
根據(jù)初步估算，磨削區(qū)出料節(jié)拍為35秒、車削區(qū)出料節(jié)拍為26秒左右，整過自動生產(chǎn)線按35秒的節(jié)拍出料。自動線在1人值守的情況下，可以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
按設備利用率90%左右、3班工作、每班8小時、則每日可加工工件約2200個（3x8x60x60x0.9/35）；每年工作250天計算，則全年產(chǎn)量超過55萬件。
以上節(jié)拍為初步估測，實際情況可能與此不一致。
2.4自動化生產(chǎn)主要工藝設備
3.0 主要裝備描述
3.1 6軸機器人
考慮到執(zhí)行端的負載及抓取夾具、及工作時墩壓動作要求、磨削區(qū)選擇25KG左右機器人；車削區(qū)選擇6KG左右機器人。
機器人總體結構如下圖所示。
機器人分別配置多功能專用夾具，滿足工件的定位、夾緊等符復合功能，為適應不同的產(chǎn)品專用夾具的執(zhí)行端需要人工作極小的細部調(diào)整。
3.2上料緩存系統(tǒng)
該系統(tǒng)結構如下圖示意。
主要由具備分度轉位的工件托盤、工件托舉機構、12個子料倉和設備箱座及電器控制等部分構成。
轉位托盤上共設置12個子倉位，設計緩存工件數(shù)量為120件。
另外將工件預定位系統(tǒng)安裝在上料緩存系統(tǒng)上，利于抓取工件后快速實現(xiàn)預定位、建立工件與加工機床確定的位置關系。
3.3工件轉移定位系統(tǒng)
該系統(tǒng)示意結構如上圖所示。主要由待排料裝置的傳輸帶、工件位置確定裝置、抽檢及不良品處置臺、基座及電器控制等部分組成。
3.4其他
另外系統(tǒng)中還設置卸料緩存裝置和包括完全圍欄、安全插銷、檢修門及警示燈等構成的安全防護系統(tǒng)。
4.0 公用設施及安全
4.1 電力
三相220V，50Hz+地線；
機器人約5.5KW；上料緩存系統(tǒng)約2KW；其余約1.5KW。
4.2 壓縮空氣
壓力≥0.5MPa，流量>10L/min
4.3 接地
機器人一級接地可靠。
4.4 安裝環(huán)境
1）周圍溫度0~45°C（不帶空調(diào)）；0~60°C（帶控制柜工業(yè)空調(diào)）
2）周圍濕度一般不高于75%RH，無結霜
短時間（不超過一個月）不超過95%RH，無結霜
3）震動不大于0.5G
4）其他無強無線電等干擾
4.5 安全
1）機器人工作范圍內(nèi)，禁止操作者進入，禁止操作者和機器人在共同作業(yè)地域內(nèi)同時工作。
2）機器人工作范圍周圍設置封閉式安全圍欄。
3）進入封閉式安全圍欄內(nèi)作業(yè)的人員必須安全培訓，維護門上的安全開關的作用和動作視同緊急停止。
4）系統(tǒng)各可操作的控制器設置在安全圍欄以外。
5）機器人的自動啟動、再啟動和手動操作時，必須確認必要的操作條件。
6）其他的安全條件必須滿足國家法律的有關規(guī)定。
7）其他的安全條件必須滿足用戶公司的有關企業(yè)安全規(guī)定。
川公網(wǎng)安備51012202001782