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齒輪中孔磨削加工自動(dòng)上下料解決方案 總體要求
本自動(dòng)化系統(tǒng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)齒輪零件中孔兩序磨削的自動(dòng)上下料，通過(guò)對(duì)客戶加工設(shè)備的重新布局、同時(shí)引入機(jī)器人、上料組件和下料組件來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。進(jìn)而達(dá)到改善現(xiàn)場(chǎng)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(duì)生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量的要求。
1.1 適用產(chǎn)品
1） 客戶提供工件圖紙，加工工藝（含工時(shí)工序）及其他特別要求。
2） 工件（示意如下圖）重量及外形尺寸:約3KG, ~D222 d109 H25
3） 磨床設(shè)備: 1序磨床 2序磨床
4） 加工節(jié)拍：2分30秒（150秒）
1.2 工藝描述
加工工序 | 設(shè)備 | 數(shù)量 | 工藝描述 |
OP10 | 一序磨床 | 1臺(tái) | 粗磨齒輪中孔 |
OP20 | 二序磨床 | 1臺(tái) | 精磨齒輪中孔 |
1.3 設(shè)計(jì)要求
1、 本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)磨床系統(tǒng)自動(dòng)化上下料；
2、 根據(jù)用戶提供的圖紙等進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)；
3、 上（下）料組件由直線模塊驅(qū)動(dòng)工件托盤；
4、 相關(guān)設(shè)計(jì)符合人機(jī)工程原理；
5、 設(shè)計(jì)和制作必須能夠保證產(chǎn)品的性能和精度要求、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理便于調(diào)試和維修；
2.0 技術(shù)方案
2.1 總體說(shuō)明
1）根據(jù)甲方的情況說(shuō)明，共有兩臺(tái)磨床、為上下工序關(guān)系，需實(shí)現(xiàn)兩序磨削加工上下料的自動(dòng)化；
2）初步確定配備一臺(tái)20KG的6軸機(jī)器人、機(jī)器人執(zhí)行端配備兩套抓取機(jī)構(gòu)；
3）生產(chǎn)單元配有上下料系統(tǒng)，兩系統(tǒng)類似、均為直線模塊驅(qū)動(dòng)托盤的結(jié)構(gòu)。具有一定的緩沖容量、滿足一段時(shí)間無(wú)人上料、實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)；
4）工件置于上料托盤的動(dòng)作由人工進(jìn)行、實(shí)施時(shí)需要注意工件的方向；
5）經(jīng)2序磨床加工完成后的零件首先由機(jī)器人取下后放入卸料托盤、托盤位置占用完畢后移出、隨后人工轉(zhuǎn)運(yùn)至規(guī)定儲(chǔ)料設(shè)施運(yùn)走；
6）項(xiàng)目平面布置如下圖所示：
7） 項(xiàng)目中的兩序設(shè)備均需為自動(dòng)門。
2.2設(shè)備布局
該系統(tǒng)是由（兩序）磨床、1臺(tái)6軸20KG機(jī)器人，1套上料系統(tǒng)，1套下料系統(tǒng)，1套圍欄及安全系統(tǒng)及電器控制（下面圖中未作示意）系統(tǒng)（PLC）組成的自動(dòng)化生產(chǎn)單元。如下所示。
2.3工藝方案
2.3 .1 上下料工藝流程
1）操作者將待加工齒輪置于上料托盤，注意工件方向；
2）上料托盤由直線驅(qū)動(dòng)模塊移動(dòng)至機(jī)器人抓取位置、發(fā)出信號(hào)；
3）機(jī)器人抓取頭爪1先從上料托盤1順序抓取工件（托盤1抓完后移動(dòng)至上料位置裝料、完成后移至抓取位置；機(jī)器人再?gòu)耐斜P2順序取料、重復(fù)托盤1的動(dòng)作。如此往復(fù)進(jìn)行待加工齒輪的補(bǔ)充）；
4）機(jī)器人執(zhí)行端移動(dòng)至工序1磨床；
5）（如工序1磨床有已加工零件、則抓取頭爪2先卸下粗磨完成的工件）爪1上料到位；
6）機(jī)器人執(zhí)行端移動(dòng)至工序2磨床；
7）（如工序2磨床有已加工零件、則抓取頭爪1先卸下精磨完成的工件）爪2上料到位；
8）機(jī)器人執(zhí)行端移動(dòng)至下料系統(tǒng)的卸料托盤1放置工件（托盤1順序放置完成后移動(dòng)至人工卸料位置、由操作者手工卸下全部工件到指定位置、然后返回機(jī)器人卸料等待位置；機(jī)器人再?gòu)耐斜P2順序卸料、重復(fù)托盤1的動(dòng)作。如此往復(fù)進(jìn)行已加工齒輪的卸料）；
9）機(jī)器人執(zhí)行端移動(dòng)至上料系統(tǒng)的上料托盤（此時(shí)執(zhí)行端爪1和爪2均無(wú)工件）；
10） 機(jī)器人重復(fù)以上步驟3）~步驟9）的動(dòng)作、實(shí)現(xiàn)上下料的循環(huán)。
備注：上、下料系統(tǒng)的托盤均是雙工位形式,人工上下料時(shí),另一個(gè)工位機(jī)器人也在正常進(jìn)行自動(dòng)上下料操作,確保工作流暢。
2.3 .2工序節(jié)拍分析
機(jī)器人自動(dòng)上下料的動(dòng)作輔助時(shí)間約為30秒。
工序1、2磨削加工的時(shí)間為約2分30秒，因此機(jī)器人在作上下料輔助動(dòng)作時(shí)會(huì)出現(xiàn)等待，同時(shí)也可適當(dāng)放慢機(jī)器人動(dòng)作速度、不會(huì)影響項(xiàng)目的整體加工節(jié)拍。
按設(shè)備利用率80%左右、3班工作、每班8小時(shí)、每年工作250天計(jì)算，則每天可加工480件齒輪、全年產(chǎn)量達(dá)到120000件。
2.4主要工藝設(shè)備
3.0 主要設(shè)備描述
3.1 6軸機(jī)器人
考慮到執(zhí)行端的負(fù)載及抓取夾具、總體重量在15KG左右，同時(shí)根據(jù)前述的節(jié)拍情況機(jī)器人的動(dòng)作速度可以較低，因此選用20KG級(jí)的6軸機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)如下：
下面是動(dòng)作范圍示意圖：
3.2機(jī)器人執(zhí)行端抓手
執(zhí)行端抓手采用雙工位三爪卡盤形式，以實(shí)現(xiàn)加工件的快速上料。三爪工作方式為壓縮空氣驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)夾持方式，有效夾住齒輪內(nèi)孔。
執(zhí)行端抓手上設(shè)置有端推機(jī)構(gòu)、使工件有效貼合與定位面，手指部可部分采用尼龍等軟性材質(zhì)，避免夾傷產(chǎn)品表面。
3.3 上（下）料系統(tǒng)
下料系統(tǒng)與該結(jié)構(gòu)類似。
4.0 公用設(shè)施及安全
4.1 電力
三相220V，50Hz+地線；
機(jī)器人約3KW；上下料系統(tǒng)約1KW。
4.2 壓縮空氣
壓力≥0.5MPa，流量>10L/min
4.3 接地
機(jī)器人一級(jí)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(wú)結(jié)霜
短時(shí)間（不超過(guò)一個(gè)月）不超過(guò)95%RH，無(wú)結(jié)霜
3）震動(dòng)不大于0.5G
4）其他無(wú)強(qiáng)無(wú)線電等干擾
4.5 安全
1）機(jī)器人工作范圍內(nèi)，禁止操作者進(jìn)入，禁止操作者和機(jī)器人在共同作業(yè)地域內(nèi)同時(shí)工作。
2）機(jī)器人工作范圍周圍設(shè)置封閉式安全圍欄。
3）進(jìn)入封閉式安全圍欄內(nèi)作業(yè)的人員必須安全培訓(xùn)，維護(hù)門上的安全開關(guān)的作用和動(dòng)作視同緊急停止。
4）系統(tǒng)各可操作的控制器設(shè)置在安全圍欄以外。
5）機(jī)器人的自動(dòng)啟動(dòng)、再啟動(dòng)和手動(dòng)操作時(shí)，必須確認(rèn)必要的操作條件。
6）其他的安全條件必須滿足國(guó)家法律的有關(guān)規(guī)定。
7）其他的安全條件必須滿足用戶公司的有關(guān)企業(yè)安全規(guī)定。
5 內(nèi)部調(diào)試
在系統(tǒng)發(fā)送到貴司工廠前，我方將進(jìn)行內(nèi)部安裝調(diào)試工程，此系統(tǒng)將完全組建并測(cè)試，這將大大地降低現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)安裝及調(diào)試的時(shí)間及費(fèi)用。
內(nèi)部安裝調(diào)試范圍
? 機(jī)械結(jié)構(gòu)
? 測(cè)試電、機(jī)、控制、安裝及安全單元
? PLC軟件測(cè)試
? 系統(tǒng)聯(lián)機(jī)
? 基于仿真確認(rèn)機(jī)器人的程序邏輯
川公網(wǎng)安備51012202001782