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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(biāo)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(shè)備的優(yōu)化布局、同時引入機(jī)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(biāo)。進(jìn)而達(dá)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(zhì)量的要求。
1-2 適應(yīng)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(yīng)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(jìn)行相關(guān)設(shè)計；
3） 上料系統(tǒng)采用多工位轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)、下料通過碼垛完成后由人力轉(zhuǎn)運(yùn)；
4） 單設(shè)備停止時其余設(shè)備可繼續(xù)加工；
5） 相關(guān)設(shè)計符合人機(jī)工程原理；
6） 設(shè)計和制作必須能夠保證產(chǎn)品的性能和精度要求、結(jié)構(gòu)簡單合理便于調(diào)試和維修；
2 技術(shù)方案
2-1 方案總體說明（參見下圖）
1）按配備兩臺機(jī)器人服務(wù)于3臺加工設(shè)備的思路進(jìn)行總體規(guī)劃。其中“機(jī)器人1”為兩臺MK2120B上下料，“機(jī)器人2”為車床上下料?？紤]上料墩緊臂長及負(fù)載因素、機(jī)器人1選擇25KG左右的負(fù)載能力，機(jī)器人2選擇5KG左右的負(fù)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(zhuǎn)移定位系統(tǒng)”進(jìn)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(shè)置兩套上料緩存系統(tǒng)、總緩存數(shù)量達(dá)到240件；車削區(qū)設(shè)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(guān)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(zhǔn)備時由人工在上料位置完成上料緩存，確認(rèn)設(shè)備工作條件后、啟動齒輪加工系統(tǒng)（包括OP10、OP20及相關(guān)自動上下料相關(guān)設(shè)備），機(jī)器人1為OP10的兩臺設(shè)備上料并卸下其加工完成的工件至“工件轉(zhuǎn)移定位系統(tǒng)”的指定位置；
5）“工件轉(zhuǎn)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(jī)器人2”抓取作準(zhǔn)備（工件狀態(tài)一致、位置固定）；
6）機(jī)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(jìn)行更換）。
7）為了適應(yīng)兩序的自動化作業(yè)，需對OP10、OP20設(shè)備作相應(yīng)的改造，可能的改造方向是：卸料門和電器控制等；
8） 設(shè)置安全防護(hù)系統(tǒng)、確保人員和裝備的安全。
2.2 設(shè)備布局
該自動生產(chǎn)線由OP10磨床2臺、OP20車床1臺、機(jī)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(yù)定位對刀系統(tǒng)）、工件轉(zhuǎn)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(hù)系統(tǒng)和電器控制（本方案中未作示意）系統(tǒng)組成。
位置關(guān)系參見設(shè)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(jìn)行更換和補(bǔ)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(shè)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(jī)器人取料位置，傳感器向機(jī)器人發(fā)出取料信號；
3）機(jī)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(yù)定位裝置移動；
（此時上料位置頂桿向上頂起工件補(bǔ)充至機(jī)器人取料位置；重復(fù)2、3步的動作實現(xiàn)對機(jī)床的物料補(bǔ)充，當(dāng)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(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)將下一倉位工件送至取料位置、繼續(xù)補(bǔ)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(jī)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(jìn)行工件補(bǔ)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(yù)定位
工件按規(guī)定軌跡接近預(yù)定位裝置，端拾夾具抱閘松開，工件繼續(xù)向預(yù)定位裝置靠近時工件齒頂與頂桿接觸、頂桿進(jìn)入齒槽，工件沿預(yù)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(yù)定位完成；
5）OP10磨床上料
機(jī)器人拾取工件由工件預(yù)定位位置移動至OP10磨床上料位置（此時工件軸線與機(jī)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(dǎo)入齒槽工件隨動、夾爪松開，工件被送到位墩緊，機(jī)床夾具夾緊工件。OP10上料完成；
6）機(jī)器人退出OP10磨床，磨削加工；
【規(guī)定間隔后、重復(fù)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(jī)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(zhuǎn)移定位系統(tǒng)”的指定位置；
9）機(jī)器人2為OP20上料（一端加工完成后、機(jī)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(jī)器人從OP20取料；
（前述9、10、11，如果條件允許機(jī)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(yīng)的自動化改造則該緩存可取消從而進(jìn)一步提升生產(chǎn)自動化水平?！?br/>13）重復(fù)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(jī)器人2根據(jù)抽樣規(guī)定及OP10指令將對應(yīng)工件放置到指定平臺，由操作者進(jìn)行對策。）
整過生產(chǎn)線可以1人值守，該員工主要負(fù)責(zé)：磨削區(qū)上料緩存工件補(bǔ)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(shè)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(shè)備
3.0 主要裝備描述
3.1 6軸機(jī)器人
考慮到執(zhí)行端的負(fù)載及抓取夾具、及工作時墩壓動作要求、磨削區(qū)選擇25KG左右機(jī)器人；車削區(qū)選擇6KG左右機(jī)器人。
機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)如下圖所示。
機(jī)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(fù)合功能，為適應(yīng)不同的產(chǎn)品專用夾具的執(zhí)行端需要人工作極小的細(xì)部調(diào)整。
3.2上料緩存系統(tǒng)
該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖示意。
主要由具備分度轉(zhuǎn)位的工件托盤、工件托舉機(jī)構(gòu)、12個子料倉和設(shè)備箱座及電器控制等部分構(gòu)成。
轉(zhuǎn)位托盤上共設(shè)置12個子倉位，設(shè)計緩存工件數(shù)量為120件。
另外將工件預(yù)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(yù)定位、建立工件與加工機(jī)床確定的位置關(guān)系。
3.3工件轉(zhuǎn)移定位系統(tǒng)
該系統(tǒng)示意結(jié)構(gòu)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(shè)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(gòu)成的安全防護(hù)系統(tǒng)。
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(jī)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(jié)霜
短時間（不超過一個月）不超過95%RH，無結(jié)霜
3）震動不大于0.5G
4）其他無強(qiáng)無線電等干擾
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)器人的自動啟動、再啟動和手動操作時，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。
川公網(wǎng)安備51012202001782