生产线上下料机器人

轮毂生产线上下料机器人

一、 生产线要求

根据用户技术要求，将生产轮毂的一、二道工序（共使用12台数控卧式车床加工）通过机器人等方式组合到一起，实现全自动加工生产。

工序节拍（实际值）

第一工序加工时间：62秒；

第二工序加工时间：46秒；

二、设计思路叙述

将12台机床分为两条生产线，其中每条生产线有六台设备，每三台数控车床组成一个加工工序，并排列成一条直线。整条线分两排排列（即3*2阵列），共四个工作位（取料口、第一工序工位、第二工序工位、出料口）。均采用上悬挂式设计，实现无人化全自动生产。（根据厂房空间位置定，也可采用其他排列方式）

生产线布置图例：

为了节约生产时间，在每条生产线上设计有三套机械手，并联工作，同时可以完成：取出待加工原料-------从第一工序转第二工序----------回收成品。这些机械臂可以在上直线轨道中移动，也可以垂直移动，机械臂末端带有一个两工位的机械爪，通过系统自动控制。

注：以下图片是本公司为某生产单位设计的上料生产线，该图片和本方案中设计的上料机运行方式基本相同，只有方向排列不同。

生产线部分效果图例：

三、工作流程介绍

由于本方案中三个机械手并联，且同时工作，下面以1号工位的机械手动作流程为例讲解：

系统启动后，1号机械手从链式供料器上取出两个待加工的原料（机械手前端有两个工位），送往第一工序的1号工位，等待该工序加工完成后，1号机械手迅速取走1号工位的工件，同时将机械手另一个工位的原料装在1号工位上；然后机械手将第一工序完成的工件送往第二工序的1号工位，在运送途中机械手完成工件180度的翻转，到达第二工序1号工位后，机械手完成工件的装载，并返回取料区取出一个待加工的工件，然后迅速赶回第二工序的1号工位。在接收到第二工序1号工位加工完成指令后，1号机械手迅速取出加工完成的工件，并送往成品输出线。完成这一动作后，1号机械手快速到达第一工序的1号工位。在接收到第一工序1号工位加工完成指令后，1号机械手迅速取出1号工位完成的工件，并将另一工位上的原料装入1号工位。

如此周而复始的有序工作。

详见流程图解：

（1号机械手一个工作周期）

四、主要技术参数

1) 行程：

X轴：水平移动（具体行程根据机床长度和间隔距离定）

Z轴：垂直移动（1650mm）

2) 运行参数

X轴最大移动速度：1500mm/s，具体值以实际优化为准；

Z轴最大移动速度：1200mm/s，具体值以实际优化为准；

运行加速度：水平方向：0.5G

            垂直方向：1G

两工位机械手动作时间：每个工位1.5s（理论值）；

重复定位精度：±0.1mm

理论生产速度：348个/h（两条生产线） ；

3) 机械手负载

作用在垂直升降轴的负载小于等于80Kg；（估算）

五、 机械结构设计

1） 上料机设计

         上料机采用链式输送线结构，上一道工序处理完成后的工件放入链式输送机上，传送到提料口等待。该结构的设计方便上下工序的连接，传送线上可安装检测系统，通过传感器识别出不符合要求的产品（例如倒置等），并通过机械手剔除，避免影响生产线的秩序。

         若该结构不能满足用户的需要，也可设计成多功能机器人供料。该功能作为一个灵活的版块，很容易被扩展。

上料链式输送机结构图例：

2 ）上下料机器人结构设计

         上下料机器人设计为悬挂式机构，机械臂可以在横梁上做水平移动，同时机械手也可以做垂直移动。该结构设计节省空间，  执行速度较快，维护方便。

上下料机器人移动轨道采用高精密直线定位模组，传动结构采用高精密齿轮齿条。动力系统采用高惯量交流伺服电机，功率在3KW左右（具体值需在设计时计算得出），电机自身带有机械抱闸，并配置能耗制动单元，以保证设备在正常运行或故障时均不会出现危险；

3） 机械抓设计

手抓也叫端拾器，是机器人上最重要的一个外围设备，其主要用途是设计在机器人手臂终端来完成各种动作和指令。该方案中机械手抓采用气动驱动方式，利用机械能对工件进行夹持，通过压缩空气实现对机械手的打开，这种结构可以防止工件因机械手故障（气源突然消失）而突然坠落造成的事故。机械手设置两个工位，两个工位可以自动旋转，大大的节约时间。

机械手抓上端可安装工件旋转辅助机构。该机构采用模块化设计，方便安装拆卸，而且可根据用户产品不同，设置不同旋转角度，方便维护。旋转机构可在机械臂移动过程中同时动作，节省生产时间。 

    4） 成品下料机设计

    成品下料机可设计为移动小车，或者链式输送线。移动小车属于手动操作，成本较低，所占空间位置较小，使用方便；链式输送线属于自动回收，可以根据工艺要求，很轻松的连接到下一道工序。如果稍加改动，即可成为下一道工序的供料机。