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    工業(yè)機器人與數控機床配合案例分析
    來(lái)源:嘉臺數控機床 | 作者:jiataishukong | 發(fā)布時(shí)間: 2023-03-24 | 785 次瀏覽 | 分享到:
    FANUC機器人在電機外殼加工生產(chǎn)線(xiàn)上的應用過(guò)程采用機器人自動(dòng)裝卸技術(shù)和iRVision視覺(jué)系統,合理規劃機器人運動(dòng)軌跡,將工業(yè)機器人搬運技術(shù)與數控機床加工技術(shù)有機結合,實(shí)現自動(dòng)裝卸工件和自動(dòng)碼放加工成品,實(shí)現高精度、高效率、低成本的產(chǎn)品加工。

    我們常說(shuō)團結就是力量,只有相互配合,才能把工作做得更完美。這不僅適用于人類(lèi),與數控機床一樣,工業(yè)機器人也需要相互配合,才能做好工作,提高工廠(chǎng)的生產(chǎn)效率。

    所以我們要學(xué)習的是工業(yè)機器人和數控機床是如何配合工作的?以FANUC機器人為例。

    FANUC機器人在電機外殼加工生產(chǎn)線(xiàn)上的應用過(guò)程采用機器人自動(dòng)裝卸技術(shù)和iRVision視覺(jué)系統,合理規劃機器人運動(dòng)軌跡,將工業(yè)機器人搬運技術(shù)與數控機床加工技術(shù)有機結合,實(shí)現自動(dòng)裝卸工件和自動(dòng)碼放加工成品,實(shí)現高精度、高效率、低成本的產(chǎn)品加工。

    1、FANUC機器人

    FANUCRobotM配備了兩條自動(dòng)加工生產(chǎn)線(xiàn)-FANUC伺服電機是20iA搬運系統中的機器人之一,用作行走機器人R1αiF12/3000控制,通過(guò)精密減速器、齒輪和齒條傳動(dòng),重復精度高,可輕松適應導軌兩側機床布置的方案。

    主要用于毛坯工件的抓取、機床上料、加工工藝間工件的抓取、加工成品的拆除和運輸。

    另一臺固定機器人R2結合FANUC獨特的智能機器人技術(shù)(iRVision視覺(jué)功能),用于下料,并將成品放入料筐中。

    FANUCRobotM-20ia機器人每個(gè)環(huán)節的每個(gè)組合都是一個(gè)關(guān)節點(diǎn)或坐標系,其形狀和位置如下圖所示。

    2、自動(dòng)加工線(xiàn)設備布置

    電機外殼由上料輸送帶和下料輸送帶自動(dòng)加工生產(chǎn)線(xiàn)(iRVision視覺(jué)系統分別配置)、行走機器人R1(導軌式)、固定機器人R2、由兩個(gè)VM850立式加工中心、一個(gè)CLX360數控車(chē)床、成品料筐和系統控制柜組成,各設備布置如下圖所示。

    3、數控加工工藝

    工件為電機外殼,如下圖所示,材料為ADC12鋁合金。加工內容包括端面銑削鉆孔、攻螺紋和內孔切割。

    零件加工工藝內容分布如下:

    (1)VM850立式加工中心1進(jìn)行M4螺紋底孔鉆孔、M4螺紋攻擊螺紋和銑削外圓凸臺加工,如下圖所示。

    (2)VM850加工中心2鉆6個(gè)φ5.如下圖所示,加工5mm的通孔和孔口倒角工藝。

    (3)CLX360數控車(chē)床加工內孔、臺階孔、孔倒角,如下圖所示。

    此外,還需要設計專(zhuān)用夾具,加工中心夾具采用內夾法,數控車(chē)床采用外夾法。

    4、機器人自動(dòng)上下料動(dòng)作設計

    機器人氣動(dòng)手爪部件是根據工件的外觀(guān)特點(diǎn)設計的,包括氣動(dòng)、傳感器和機械部件。工件加工工藝如下:

    ①上料傳送帶上放置了毛坯工件。

    ②行走機器人R1復合爪抓取空白工件,行走到加工中心,將工件安裝在加工中心的專(zhuān)用夾具上,如下圖所示。

    ③加工中心1加工完成后,行走機器人R1復合爪取下工件,行走到加工中心2位置,將工件安裝在加工中心2的專(zhuān)用夾具上,如下圖所示。

    ④加工中心2加工完成后,行走機器人R1將工件取下至數控車(chē)床,并將工件安裝在專(zhuān)用夾具上,如圖9所示。工件加工完成后,取下工件,機器人行走到工件翻轉臺進(jìn)行工件翻轉和交換,如下圖所示。

    ⑤翻轉臺交換工件后,機器人R1將加工成品放置在下料傳送帶上,如圖11所示,機器人R2將工件下料,自動(dòng)碼放置在成品料筐中,如下圖所示。

    到目前為止,一個(gè)完整的加工過(guò)程已經(jīng)結束。每個(gè)加工過(guò)程都有相應的節奏。調整數控加工程序和機器人動(dòng)作程序后,可以實(shí)現數控機床加工與機器人上下材料的完美結合。

    5、專(zhuān)用夾具設計

    根據三臺數控機床各自的加工工藝任務(wù),設計了三套組合氣動(dòng)夾具,介紹如下。

    (1)立式加工中心1專(zhuān)用夾具:立式加工中心1鉆孔攻擊,如下圖所示。

    (2)立式加工中心2專(zhuān)用夾具:立式加工中心2鉆6個(gè)φ5.5mm通孔、孔口倒角工藝加工,采用氣動(dòng)三爪自定心卡盤(pán)夾緊工件,采用兩個(gè)彈性V塊定向夾具,如下圖所示。

    1.啟動(dòng)卡盤(pán)2.支承塊3.彈性V形塊4.特制卡爪

    (3)數控車(chē)床專(zhuān)用夾具:數控車(chē)床采用內孔、臺階孔、孔口倒角工藝加工,設計夾具一側兩銷(xiāo)定位工件,夾緊氣動(dòng)旋轉夾具。

    6、機器人、PLC與數控機床的界面

    為保證機器人與數控機床的安全配合,應在機器人、PLC與數控機床之間建立安全可靠的通信連接。

    在硬件方面,三者之間的相應輸入和輸出點(diǎn)通過(guò)屏蔽電纜連接。在軟件方面,通過(guò)機器人專(zhuān)用軟件和PLC接口,收集機床和機器人的當前狀態(tài),編制符合上下料邏輯的相應控制程序,最終實(shí)現數控機床與機器人的有效通信。

    關(guān)鍵需要處理緊急停止信號、數控機床準備信號、機器人爪氣動(dòng)信號、數控機床夾具松動(dòng)信號、安全門(mén)信號等。數控機床狀態(tài)監測圖如下圖所示。

    隨著(zhù)工業(yè)機器人的應用越來(lái)越廣泛,應用技術(shù)也越來(lái)越高。因此,工業(yè)機器人自動(dòng)給料機構作為數控機床的輔助部件,越來(lái)越受到機床制造商和用戶(hù)的重視。

    通過(guò)機器人與數控機床的緊密配合,保證了系統加工過(guò)程的緊密性,降低了工人的勞動(dòng)強度,大大提高了工作效率,具有良好的應用價(jià)值。

    探討工業(yè)機器人與數控機床一體化發(fā)展的途徑

    近年來(lái),機床行業(yè)整體市場(chǎng)規模萎縮、產(chǎn)能過(guò)剩等問(wèn)題日益突出,機床工具行業(yè)正面臨和經(jīng)受到調整轉型的嚴峻考驗。自2011年以來(lái),機床企業(yè)的凈利潤開(kāi)始下降,整個(gè)機床行業(yè)都很沉默。與此同時(shí),隨著(zhù)勞動(dòng)力成本的上升和企業(yè)智能化的轉型,機器人市場(chǎng)也很受歡迎。

    事實(shí)上,與其他行業(yè)相比,機床行業(yè)進(jìn)入機器人具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢。機器人的關(guān)鍵應用是運動(dòng)控制,運動(dòng)控制是保證機床精度的重要因素。從這個(gè)角度來(lái)看,機床制造與機器人制造技術(shù)密切相關(guān)。

    除了傳統的焊接應用外,機器人還廣泛應用于機床上下料、材料搬運碼垛、拋光、噴涂、裝配等領(lǐng)域。金屬成型機床是機床工具的重要組成部分。成型加工通常與高勞動(dòng)強度、噪聲污染、金屬粉塵等術(shù)語(yǔ)有關(guān)。高溫、高濕度甚至污染的工作環(huán)境使該職位難以招聘。工業(yè)機器人與成型機床的集成不僅可以解決企業(yè)就業(yè)問(wèn)題,還可以提高加工效率和安全性,提高加工精度。目前,它已成為一種巨大的發(fā)展趨勢。

    機床是生產(chǎn)機器部件的機器,簡(jiǎn)單地說(shuō),就是生產(chǎn)機器的機器。數控機床是機床的數字化和智能化,主要通過(guò)數控設備發(fā)出信號,控制機床根據圖紙的要求,根據形狀和尺寸,自動(dòng)加工和生產(chǎn)零件。數控機床更好地解決了復雜、精密、小批量、多種零件的加工問(wèn)題。直率地說(shuō),它是機械部件的生產(chǎn),從手工到機械化,再到數字應用過(guò)程。

    機器人是先進(jìn)的高科技產(chǎn)品,伺服電機、驅動(dòng)器、控制器、減速器等許多核心部件需要高精度機床生產(chǎn),包括轉盤(pán)、手臂、手臂、箱、手腕等關(guān)鍵部件也由機床完成,即使人工和機械能生產(chǎn),也難以保證產(chǎn)品的精度。

    核心或關(guān)鍵部件的任何誤差都會(huì )影響機器人的運動(dòng)和操作精度。特別是電子產(chǎn)品行業(yè)對機器人的要求非常嚴格。因此,只有確保關(guān)鍵技術(shù)和部件的準確性,機器人的應用和推廣才能有技術(shù)和質(zhì)量的基礎。洛江區政府的這種做法將很好地促進(jìn)機器人產(chǎn)品的生產(chǎn),并在提到產(chǎn)品質(zhì)量方面發(fā)揮重要的示范作用。

    此外,未來(lái)中國機器人市場(chǎng)的快速增長(cháng)可能是上述機床行業(yè)的關(guān)鍵原因之一。

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