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CK6140車床機(jī)械手上下料系統(tǒng)
1. 前言
由于工業(yè)自動化的全面發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，對工作效率的提高迫在眉睫。單純的手工勞作以滿足不了工業(yè)自動化的要求，因此，必須利用先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)自動化機(jī)械以取代人的勞動，滿足工業(yè)自動化的需求。其中機(jī)械手是其發(fā)展過程中的重要產(chǎn)物之一，它不僅提高了勞動生產(chǎn)的效率，還能代替人類完成高強(qiáng)度、危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動強(qiáng)度，可以說是一舉兩得。在機(jī)械行業(yè)中，機(jī)械手越來越廣泛的得到應(yīng)用，它可用于零部件的組裝，加工工件的搬運(yùn)、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更為普遍。
1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
目前，我國大多數(shù)工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機(jī)床裝卸工件仍由人工完成，其勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低，而且具有一定的危險(xiǎn)性，已經(jīng)滿足不了生產(chǎn)自動化的發(fā)展趨勢。為了提高工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)自動化生產(chǎn)的要求,針對具體生產(chǎn)工藝,結(jié)合機(jī)床的實(shí)際結(jié)構(gòu)，利用機(jī)械手技術(shù)，設(shè)計(jì)用一臺上下料機(jī)械手代替人工工作，以提高勞動生產(chǎn)率。本機(jī)械手主要與數(shù)控機(jī)床組合形成生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)加工過程的自動化和無人化。
1.2 設(shè)計(jì)原則
1) 必須滿足客戶對產(chǎn)品功能和服務(wù)的要求。工程機(jī)械提供給客戶的不僅是產(chǎn)品的功能，還包括支持這些功能的售后服務(wù)。因此設(shè)計(jì)過程中既要針對產(chǎn)品的不同功能特點(diǎn)，又要使產(chǎn)品具有良好的維修方便性。
2) 符合國家的產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策和有關(guān)的法令、法規(guī)。
3) 堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化的“三化”原則。
4) 符合社會對環(huán)境保護(hù)的要求。
5) 符合技術(shù)創(chuàng)新的規(guī)律，重視對知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。
6) 從企業(yè)的實(shí)際工藝水平和生產(chǎn)能力出發(fā)，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)與工藝、生產(chǎn)相結(jié)合。
1.3 設(shè)計(jì)依據(jù)和參考標(biāo)準(zhǔn)
成都?？乒た卦O(shè)備有限公司致力于工業(yè)自動化，在西部地區(qū)享有盛譽(yù)，我們擁有技術(shù)實(shí)力雄厚的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和豐富機(jī)器人運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，我們與世界一線知名品牌進(jìn)行合作如：安川、那之不二、雄克、臺達(dá)、力士樂和上銀。本次項(xiàng)目選用安川6關(guān)節(jié)機(jī)器人MH24、雄克、上銀和臺達(dá)，為項(xiàng)目的開展提供了雄厚的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。
1.3.1 適用范圍
CK6140機(jī)床機(jī)械手上下料方案是針對重慶順風(fēng)極力機(jī)械廠CK6140數(shù)控車床開發(fā)的專機(jī)，適應(yīng)本廠的作業(yè)流程和位置布局，如有其它需求請與我們聯(lián)系。
2. 系統(tǒng)概述
CK6140機(jī)床機(jī)械手上下料方案是機(jī)械人、機(jī)床、電氣和各種檢查手段于一體的綜合性的項(xiàng)目，各個部件有條不紊的工作相互協(xié)作，完成產(chǎn)品的生產(chǎn)。布局如圖1：
圖1
2.1 系統(tǒng)的主要功能
CK6140機(jī)床機(jī)械手上下料由如下基本部分組成: CK6140數(shù)控車床、MH24多關(guān)節(jié)機(jī)器人、雄克氣爪系統(tǒng)、第七軸、翻料工作臺、機(jī)床門開關(guān)和來料輸送線/取料輸送線，本套系統(tǒng)為了效率提高機(jī)械手的效率采用了雙料倉設(shè)計(jì)。
2.1.1 功能闡述
MH24機(jī)器人：
MH24機(jī)器人配合雄克的氣爪和翻料工作，完成CK6140車床的上料、下料和工件的翻轉(zhuǎn)，是本項(xiàng)目得以實(shí)施的關(guān)鍵部件。
圖2
雄克氣爪：
本次方案設(shè)計(jì)選用雄克氣爪PZN-plus 80-1-IS和雄克彈簧壓緊件A-PZN-Plus 80。PZN-plus 80-1-IS參數(shù)如下：
單指行程：8mm；
內(nèi)撐力：1450N
彈簧彈力：370N
重量：0.96kg
閉合/張開時間：0.06/0.04s
重復(fù)精度：0.01mm
A- PZN-plus 80用于在機(jī)械手張開后將彈簧支承的工件頂住擋塊，使用與裝載設(shè)備。
圖3
第七軸：
通過圖1可知1號機(jī)床到2號機(jī)床（3號機(jī)床到4號機(jī)床）上料需要機(jī)械手行走2.4米，就需要第七軸完成，第七周設(shè)計(jì)選用上銀高精度直線導(dǎo)軌、滾珠絲桿、臺達(dá)伺服和PLC完成與MH24機(jī)器聯(lián)動，從而滿足本方案的實(shí)施。
平均速度：400mm/s;
重復(fù)精度：±0.08mm；
翻料臺：
精心設(shè)計(jì)翻料臺，充分的利用6關(guān)節(jié)機(jī)械手的多自由度,降低成本。
圖4
自動機(jī)床開關(guān)門：
CK6140車床的倉門開關(guān)需要做自動開關(guān)控制，滿足車床主軸停車且機(jī)器人來到倉門（需要添加檢測傳感器），倉門自動開啟。機(jī)器人取完料退出倉門，檢測開關(guān)收到信號，車床主軸收到信號開始工作。
來料輸送線/取料輸送線：
方案設(shè)計(jì)采用優(yōu)化設(shè)計(jì)為盡可能提高效率，采用雙來料倉和出料倉（示意圖1），讓機(jī)器人盡量就近取料和放料，方案做的輸送來運(yùn)送工件，在輸送線的末端做工裝定位，采用機(jī)械式保證設(shè)定原點(diǎn)。備用方案可做旋轉(zhuǎn)料架和視覺系統(tǒng)來抓取工件原點(diǎn)，相對于機(jī)械式成本更高。
2.1.2 生產(chǎn)節(jié)拍分析
根據(jù)生產(chǎn)流程后做一下生產(chǎn)節(jié)拍，分析時候是預(yù)先打開機(jī)床艙門，單臺機(jī)床的上下時間T1≥16s，1對4的標(biāo)準(zhǔn)上料和下料T≥64s。
如下視頻：詳見附件。
3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置
3.1 系統(tǒng)總體邏輯結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)總體邏輯結(jié)構(gòu)如圖 1所示。
圖 1系統(tǒng)總體邏輯結(jié)構(gòu)圖
4. 安裝調(diào)試培訓(xùn)及驗(yàn)收
4.1 安裝調(diào)試
1、賣方負(fù)責(zé)在買方現(xiàn)場完成所承制設(shè)備的安裝，買方提供行車、叉車及用電用氣、人員等的支持。
2、賣方在買方現(xiàn)場完成合同規(guī)定工件的單機(jī)和系統(tǒng)調(diào)試工作。
4.2 機(jī)器人及系統(tǒng)的操作培訓(xùn)
1、 機(jī)器人操作基礎(chǔ)培訓(xùn)（在?？乒た卦O(shè)備進(jìn)行1人次3天的操作培訓(xùn)）。
2、 賣方對買方進(jìn)行系統(tǒng)操作編程培訓(xùn)指導(dǎo)(在安裝現(xiàn)場進(jìn)行2天)。
3、 涉及買方人員的差旅和交通住宿等費(fèi)用未包含在內(nèi)，由買方自行承擔(dān)。
4.3 驗(yàn)收
驗(yàn)收分為預(yù)驗(yàn)收與終驗(yàn)收。預(yù)驗(yàn)收在賣方工廠進(jìn)行，終驗(yàn)收在買方工廠進(jìn)行。
在設(shè)備達(dá)到以下條件時，買方必須進(jìn)行預(yù)驗(yàn)收和終驗(yàn)收：
4.4 提供資料
賣方向買方提交如下技術(shù)資料：
1、 系統(tǒng)使用說明書：中文版1套。
2、 機(jī)器人操作說明書、保養(yǎng)說明書：中文1本。
3、 機(jī)器人控制器說明書：中文1本。
4、 電氣圖紙（原理、接線、柜內(nèi)布置、電纜清單）：1套（pdf格式）。
5、 設(shè)備（如：抓手、傳送帶）總裝圖紙及易損件零件圖：1套(pdf格式)。
6、 備件清單。
5. 質(zhì)量保證
1、 質(zhì)保期:機(jī)器人系統(tǒng)終驗(yàn)收后一年內(nèi)或機(jī)器人系統(tǒng)到達(dá)買方現(xiàn)場一年以內(nèi)。
2、 在質(zhì)保期間內(nèi)，如果不是因?yàn)橘I方的責(zé)任而發(fā)生故障的情況下，維修用部品或者更換由賣方無償運(yùn)輸至買方。
3、 即使在質(zhì)保期間內(nèi)，賣方將不承擔(dān)下述情況所發(fā)生的費(fèi)用。
4、 購買后由于買受方或者第三者的不當(dāng)修理、改造、轉(zhuǎn)移或者使用上不注意引起的損壞。
5、 由火災(zāi)、水災(zāi)、地震、雷電或其他不可抗力所引起的損壞。
6、 轉(zhuǎn)賣、轉(zhuǎn)讓、贈與第三方等情況。
7、 不按使用說明書上所要求的進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S修保養(yǎng)作業(yè)而發(fā)生的損壞。
8、 即使在質(zhì)保期間內(nèi)，有關(guān)消耗品也不屬于質(zhì)保的范圍。
9、 賣方的責(zé)任只限于本協(xié)議書所描述的內(nèi)容，這之外的責(zé)任賣方不承擔(dān)。
6. 買方責(zé)任
1、 需向賣方提供準(zhǔn)確、詳細(xì)的相關(guān)工件、設(shè)備及車間布局的圖紙及足夠的鑄件。
2、 負(fù)責(zé)對現(xiàn)場進(jìn)行改造以適合機(jī)器人系統(tǒng)的安裝要求。
3、 確保滿足條款“5.環(huán)境條件”中的所有條件。并負(fù)責(zé)把電源氣源接到賣方現(xiàn)場指定位置。
4、 根據(jù)實(shí)際情況制作空調(diào)房。
5、 負(fù)責(zé)提供充足的現(xiàn)場調(diào)試用工件，以及保證周邊設(shè)備的正常運(yùn)行。
6、 對機(jī)器人系統(tǒng)的安裝調(diào)試提供必要的水、電、壓縮空氣、叉車行車等的使用支持。
7、 在設(shè)備達(dá)到驗(yàn)收條件時負(fù)責(zé)對設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)收。
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