機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化是這個(gè)世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將是一個(gè)陽(yáng)光產(chǎn)業(yè)，未來(lái)的世紀(jì)是機(jī)器人技術(shù)極度發(fā)展的世紀(jì)，人類將從單調(diào)繁雜的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)，將從事更加富有創(chuàng)造性的工作。自動(dòng)生產(chǎn)線和自動(dòng)化程度高的加工設(shè)備已經(jīng)成為今后制造工廠的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。單機(jī)自動(dòng)化、整線自動(dòng)化等自動(dòng)上下料裝置的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，這些裝置將用于加工工件的自動(dòng)上料下料、工件翻轉(zhuǎn)、工件轉(zhuǎn)序等工作，滿足“快速、大批量生產(chǎn)的加工節(jié)拍”、“節(jié)省人力成本”、“提高生產(chǎn)效率”等要求。寧夏巨能機(jī)器人最新開(kāi)發(fā)巨人-Giant系列“獨(dú)立控制門(mén)式機(jī)器人模塊”將為顧客提供更全面的服務(wù)。

1、G系列門(mén)式機(jī)器人模塊

1.1 概述

      獨(dú)立控制門(mén)式機(jī)器人采用模塊化設(shè)計(jì)，可以進(jìn)行多種形式的組合，組成多臺(tái)聯(lián)機(jī)的生產(chǎn)線。模塊化的內(nèi)容包括：立柱，橫梁，豎梁，托架體，控制系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)，自動(dòng)托盤(pán)站系統(tǒng)，上下料倉(cāng)系統(tǒng)，手爪系統(tǒng)等等，各模塊在機(jī)械上彼此相對(duì)獨(dú)立，控制上也是獨(dú)立的，可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行任意組合而不需要重新設(shè)計(jì)和制造，這套系統(tǒng)可以為車床、加工中心進(jìn)行上下料，也可以為插齒機(jī)、磨床、清洗機(jī)等其他加工類別的設(shè)備進(jìn)行上下料，使用G系列的機(jī)器人模塊可以組建高性價(jià)比的自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)。

1.2   G系列門(mén)式機(jī)器人模塊的特點(diǎn)

   （1）獨(dú)立龍門(mén)式設(shè)計(jì)。安裝、調(diào)試可以與機(jī)床分開(kāi)進(jìn)行，機(jī)床部分只進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的制造即可，機(jī)器人部分可以完全獨(dú)立在機(jī)床之外進(jìn)行，所以即使在顧客的現(xiàn)場(chǎng)也可以對(duì)已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)的機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化的改造和升級(jí)；

   （2）模塊化的機(jī)械手和橫梁。可以對(duì)各類加工設(shè)備進(jìn)行加裝，而不需要分開(kāi)規(guī)格進(jìn)行多種類的制造；

   （3）機(jī)床可以采用門(mén)式機(jī)器人對(duì)應(yīng)的機(jī)器人專用前門(mén)，也可以采用標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)門(mén)選項(xiàng)，即使是機(jī)床在制造過(guò)程中也可以隨時(shí)加裝機(jī)器人模塊；

   （4）獨(dú)立的料倉(cāng)設(shè)計(jì)，可以選擇旋轉(zhuǎn)料倉(cāng)和托盤(pán)料倉(cāng)，這兩種料倉(cāng)都采用獨(dú)立的控制系統(tǒng)，與機(jī)器人的主控制器之間只有簡(jiǎn)單的確認(rèn)信號(hào)；

   （5）G系列機(jī)器人模塊不依靠機(jī)床的控制器進(jìn)行控制，而是采用獨(dú)立的控制單元，機(jī)器人故障時(shí)只需調(diào)整和維修機(jī)器人，而不影響機(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。有多種控制器可供選擇，可以選擇三菱的FA自動(dòng)控制系統(tǒng)，也可以選擇巨能機(jī)器人專門(mén)針對(duì)門(mén)式機(jī)器人系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的專用控制系統(tǒng) 。

   （6）采用FA自動(dòng)控制系統(tǒng)，利用圖形化的界面加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備和節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控和控制。所有的系統(tǒng)狀態(tài)和操作都可以通過(guò)觸摸界面完成，而不需要其他的監(jiān)控和輸入設(shè)備，系統(tǒng)的重新設(shè)定也可以通過(guò)預(yù)置好的界面完成，簡(jiǎn)潔方便；

   （7）采用CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和閥島模塊，最大限度減少管線，方便排查故障。CC-Link 具有性能卓越、應(yīng)用廣泛、使用簡(jiǎn)單、節(jié)省成本等突出優(yōu)點(diǎn)，其不僅解決了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)配線復(fù)雜的問(wèn)題，同時(shí)具有優(yōu)異的抗噪性能和兼容性。閥島不僅僅具有閥的功能，更是一個(gè)多功能終端，替代了體積龐大的電控箱，特別適合在機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)部件上加裝。

   （8）自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，減少系統(tǒng)的故障率，減少維護(hù)時(shí)間;

1.3     G系列機(jī)器人模塊的規(guī)格參數(shù)

2、由G系列機(jī)器人模塊組成的無(wú)人自動(dòng)加工系統(tǒng)（加工法蘭盤(pán)的案例）：

      加工的零件是一種典型的法蘭盤(pán)類零件，為其設(shè)計(jì)的自動(dòng)生產(chǎn)線由2臺(tái)數(shù)控車床和1臺(tái)加工中心共計(jì)3臺(tái)機(jī)床組成，2臺(tái)車床共用一套G10系列的上下料機(jī)器人模塊，1臺(tái)加工中心配置一套G20系列的上下料機(jī)器人模塊，整線配置一個(gè)自動(dòng)的上料倉(cāng)和一個(gè)自動(dòng)的下料倉(cāng)，車床線和加工中心線之間配置了一個(gè)雙層自動(dòng)托盤(pán)系統(tǒng)進(jìn)行工序之間的聯(lián)接，托盤(pán)系統(tǒng)還可以進(jìn)行工序間的物料緩沖，這樣既可以聯(lián)接兩個(gè)工序，又可以平衡兩個(gè)工序之間的節(jié)拍差異。在加工中心序的前端配置了自動(dòng)視覺(jué)識(shí)別裝置，用于零件進(jìn)入加工中心工序之前的角向定位。本方案實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)法蘭零件的全自動(dòng)加工，加工內(nèi)容是法蘭的兩個(gè)側(cè)面、內(nèi)外圓、螺旋槽、端面的鍵槽和孔系等。由兩臺(tái)車床完成兩個(gè)側(cè)面、內(nèi)外圓和外圓上螺旋槽的加工，其余的加工內(nèi)容由一臺(tái)加工中心來(lái)完成，法蘭的螺旋槽是由帶銑軸的車床工序完成的，因?yàn)槁菪酆头ㄌm端面的鍵槽和孔系有相位關(guān)系，所以車床工序完成后轉(zhuǎn)入到加工中心工序前需要做相位識(shí)別找正，相位識(shí)別采用視覺(jué)識(shí)別的方式，找正采用伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，整套系統(tǒng)是獨(dú)立控制的。

2.1 法蘭盤(pán)零件的加工過(guò)程

2.1.1 由G系列機(jī)器人模塊組成的無(wú)人自動(dòng)加工系統(tǒng)，最外面是防護(hù)欄，在線的最左面是上料倉(cāng)，最右面是下料倉(cāng)，線中間是負(fù)責(zé)物料轉(zhuǎn)運(yùn)的自動(dòng)托盤(pán)系統(tǒng)，物料從左向右流轉(zhuǎn)。

2.1.2   G10機(jī)器人為兩臺(tái)數(shù)控車床自動(dòng)上下料,兩臺(tái)車床分別完成OP10和OP20的工序，在OP10和OP20工序之間配置有翻轉(zhuǎn)用的工位，在OP20工序完成后由在線自動(dòng)檢測(cè)單元對(duì)零件工序間的質(zhì)量進(jìn)行控制。

2.1.3  G10機(jī)器人的機(jī)械手頭部采用90°布置的雙手爪設(shè)計(jì)（上料LH手爪和下料UH手爪），LH手爪從料倉(cāng)中取料后，機(jī)械手進(jìn)入到OP10工序的車床內(nèi)部為其進(jìn)行上下料，UH手爪將加工完成的零件取下，LH手爪將未加工的毛坯裝夾到卡盤(pán)上，然后機(jī)機(jī)械手退出機(jī)床，OP10車床開(kāi)始進(jìn)入下一個(gè)加工循環(huán)。

2.1.4  G10機(jī)器人從OP10工序的車床退出后進(jìn)入到兩臺(tái)車床中間的翻轉(zhuǎn)工位，UH手爪將OP10工序完成的零件放入到翻轉(zhuǎn)工位進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)，然后UH手爪夾持工件另外一端，退到安全距離后進(jìn)入到OP20工序的車床待料區(qū)。當(dāng)OP20車床完成加工后，G10機(jī)器人進(jìn)入將OP20完成的零件取下，將OP10工序完成的零件裝夾上，然后退出機(jī)床，OP20機(jī)床繼續(xù)下一個(gè)加工循環(huán)。

2.1.5  G10機(jī)器人從OP20車床退出后，進(jìn)入到自動(dòng)檢測(cè)單元。

      自動(dòng)檢測(cè)單元可以實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)：

     （1）在線質(zhì)量控制，將不合格的零件放入不合格零件放置區(qū)；

     （2）實(shí)時(shí)反饋補(bǔ)償，檢測(cè)結(jié)果反饋給機(jī)床，機(jī)床對(duì)刀具數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)補(bǔ)正從而保證穩(wěn)定的加工質(zhì)量。

 2.1.6  G10機(jī)器人將完成檢測(cè)的零件放入到車床線和加工中心線中間的自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和儲(chǔ)料系統(tǒng)-雙層自動(dòng)托盤(pán)系統(tǒng)。自動(dòng)托盤(pán)系統(tǒng)采用獨(dú)立的控制，自動(dòng)檢測(cè)上料位和下料位，由自身的程序控制托盤(pán)的轉(zhuǎn)運(yùn)和儲(chǔ)料，而且是完全獨(dú)立于機(jī)器人和機(jī)床之外運(yùn)行。

 2.1.7  G20機(jī)器人為一臺(tái)雙交換托盤(pán)的加工中心自動(dòng)上下料，因?yàn)榉ㄌm的螺旋槽和法蘭的端面鍵槽和孔系有相位關(guān)系需要做相位識(shí)別和找正，所以在進(jìn)入到加工中心工序前設(shè)置有相位識(shí)別找正裝置。由G20機(jī)器人模塊組成的生產(chǎn)線的末端配置自動(dòng)的下料倉(cāng)。

 2.1.8  G20機(jī)器人從自動(dòng)托盤(pán)系統(tǒng)的下料位抓取工件后，進(jìn)入到自動(dòng)視覺(jué)相位識(shí)別找正工位。相位識(shí)別找正工位采用視覺(jué)識(shí)別的方式，對(duì)由G20機(jī)械手放置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的零件進(jìn)行照相，經(jīng)過(guò)圖像識(shí)別軟件系統(tǒng)處理后計(jì)算出轉(zhuǎn)臺(tái)應(yīng)該旋轉(zhuǎn)的角度，然后傳送到伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)作，將零件轉(zhuǎn)動(dòng)到到指定的相位，該裝置能有效保證工件在裝夾時(shí)正確的相位。

2.1.9  經(jīng)過(guò)相位找正后，G20機(jī)器人為配備雙交換托盤(pán)的加工中心上下料。G20機(jī)器人的機(jī)械手頭部同樣采用90°布置的雙手爪設(shè)計(jì)（上料LH手爪和下料UH手爪）。首先UH手爪將加工完成的零件取出，LH手爪將車序過(guò)來(lái)找正過(guò)的零件放入到夾具中，在機(jī)械手進(jìn)行交換零件的過(guò)程中，加工中心繼續(xù)對(duì)另一個(gè)工作臺(tái)上的零件進(jìn)行加工。

 2.1.10  G20機(jī)器人將加工完成的零件放入到自動(dòng)的下料倉(cāng)中，至此一個(gè)零件完整的加工循環(huán)結(jié)束。在整個(gè)加工過(guò)程中，不需要人員來(lái)調(diào)整和設(shè)定機(jī)床和機(jī)器人系統(tǒng)，是一個(gè)完整的無(wú)人加工系統(tǒng)。

3、總結(jié)

      單純生產(chǎn)設(shè)備性能的提高，為提高生產(chǎn)效率所帶來(lái)的貢獻(xiàn)是非常有限的，只有制造模式和管理模式的變革，才能讓生產(chǎn)效率得到飛躍式的提高。