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齒輪中孔磨削加工自動上下料解決方案 總體要求
本自動化系統(tǒng)的目標是實現(xiàn)齒輪零件中孔兩序磨削的自動上下料，通過對客戶加工設備的重新布局、同時引入機器人、上料組件和下料組件來實現(xiàn)這個目標。進而達到改善現(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)工藝及產(chǎn)品質量的要求。
1.1 適用產(chǎn)品
1） 客戶提供工件圖紙，加工工藝（含工時工序）及其他特別要求。
2） 工件（示意如下圖）重量及外形尺寸:約3KG, ~D222 d109 H25
3） 磨床設備: 1序磨床 2序磨床
4） 加工節(jié)拍：2分30秒（150秒）
1.2 工藝描述
加工工序 | 設備 | 數(shù)量 | 工藝描述 |
OP10 | 一序磨床 | 1臺 | 粗磨齒輪中孔 |
OP20 | 二序磨床 | 1臺 | 精磨齒輪中孔 |
1.3 設計要求
1、 本項目實現(xiàn)磨床系統(tǒng)自動化上下料；
2、 根據(jù)用戶提供的圖紙等進行相關設計；
3、 上（下）料組件由直線模塊驅動工件托盤；
4、 相關設計符合人機工程原理；
5、 設計和制作必須能夠保證產(chǎn)品的性能和精度要求、結構簡單合理便于調試和維修；
2.0 技術方案
2.1 總體說明
1）根據(jù)甲方的情況說明，共有兩臺磨床、為上下工序關系，需實現(xiàn)兩序磨削加工上下料的自動化；
2）初步確定配備一臺20KG的6軸機器人、機器人執(zhí)行端配備兩套抓取機構；
3）生產(chǎn)單元配有上下料系統(tǒng)，兩系統(tǒng)類似、均為直線模塊驅動托盤的結構。具有一定的緩沖容量、滿足一段時間無人上料、實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)；
4）工件置于上料托盤的動作由人工進行、實施時需要注意工件的方向；
5）經(jīng)2序磨床加工完成后的零件首先由機器人取下后放入卸料托盤、托盤位置占用完畢后移出、隨后人工轉運至規(guī)定儲料設施運走；
6）項目平面布置如下圖所示：
7） 項目中的兩序設備均需為自動門。
2.2設備布局
該系統(tǒng)是由（兩序）磨床、1臺6軸20KG機器人，1套上料系統(tǒng)，1套下料系統(tǒng)，1套圍欄及安全系統(tǒng)及電器控制（下面圖中未作示意）系統(tǒng)（PLC）組成的自動化生產(chǎn)單元。如下所示。
2.3工藝方案
2.3 .1 上下料工藝流程
1）操作者將待加工齒輪置于上料托盤，注意工件方向；
2）上料托盤由直線驅動模塊移動至機器人抓取位置、發(fā)出信號；
3）機器人抓取頭爪1先從上料托盤1順序抓取工件（托盤1抓完后移動至上料位置裝料、完成后移至抓取位置；機器人再從托盤2順序取料、重復托盤1的動作。如此往復進行待加工齒輪的補充）；
4）機器人執(zhí)行端移動至工序1磨床；
5）（如工序1磨床有已加工零件、則抓取頭爪2先卸下粗磨完成的工件）爪1上料到位；
6）機器人執(zhí)行端移動至工序2磨床；
7）（如工序2磨床有已加工零件、則抓取頭爪1先卸下精磨完成的工件）爪2上料到位；
8）機器人執(zhí)行端移動至下料系統(tǒng)的卸料托盤1放置工件（托盤1順序放置完成后移動至人工卸料位置、由操作者手工卸下全部工件到指定位置、然后返回機器人卸料等待位置；機器人再從托盤2順序卸料、重復托盤1的動作。如此往復進行已加工齒輪的卸料）；
9）機器人執(zhí)行端移動至上料系統(tǒng)的上料托盤（此時執(zhí)行端爪1和爪2均無工件）；
10） 機器人重復以上步驟3）~步驟9）的動作、實現(xiàn)上下料的循環(huán)。
備注：上、下料系統(tǒng)的托盤均是雙工位形式,人工上下料時,另一個工位機器人也在正常進行自動上下料操作,確保工作流暢。
2.3 .2工序節(jié)拍分析
機器人自動上下料的動作輔助時間約為30秒。
工序1、2磨削加工的時間為約2分30秒，因此機器人在作上下料輔助動作時會出現(xiàn)等待，同時也可適當放慢機器人動作速度、不會影響項目的整體加工節(jié)拍。
按設備利用率80%左右、3班工作、每班8小時、每年工作250天計算，則每天可加工480件齒輪、全年產(chǎn)量達到120000件。
2.4主要工藝設備
3.0 主要設備描述
3.1 6軸機器人
考慮到執(zhí)行端的負載及抓取夾具、總體重量在15KG左右，同時根據(jù)前述的節(jié)拍情況機器人的動作速度可以較低，因此選用20KG級的6軸機器人，其結構如下：
下面是動作范圍示意圖：
3.2機器人執(zhí)行端抓手
執(zhí)行端抓手采用雙工位三爪卡盤形式，以實現(xiàn)加工件的快速上料。三爪工作方式為壓縮空氣驅動、氣動夾持方式，有效夾住齒輪內孔。
執(zhí)行端抓手上設置有端推機構、使工件有效貼合與定位面，手指部可部分采用尼龍等軟性材質，避免夾傷產(chǎn)品表面。
3.3 上（下）料系統(tǒng)
下料系統(tǒng)與該結構類似。
4.0 公用設施及安全
4.1 電力
三相220V，50Hz+地線；
機器人約3KW；上下料系統(tǒng)約1KW。
4.2 壓縮空氣
壓力≥0.5MPa，流量>10L/min
4.3 接地
機器人一級接地可靠。
4.4 安裝環(huán)境
1）周圍溫度 0~45°C（不帶空調）；0~60°C（帶控制柜工業(yè)空調）
2）周圍濕度一般不高于75%RH，無結霜
短時間（不超過一個月）不超過95%RH，無結霜
3）震動不大于0.5G
4）其他無強無線電等干擾
4.5 安全
1）機器人工作范圍內，禁止操作者進入，禁止操作者和機器人在共同作業(yè)地域內同時工作。
2）機器人工作范圍周圍設置封閉式安全圍欄。
3）進入封閉式安全圍欄內作業(yè)的人員必須安全培訓，維護門上的安全開關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置在安全圍欄以外。
5）機器人的自動啟動、再啟動和手動操作時，必須確認必要的操作條件。
6）其他的安全條件必須滿足國家法律的有關規(guī)定。
7）其他的安全條件必須滿足用戶公司的有關企業(yè)安全規(guī)定。
5 內部調試
在系統(tǒng)發(fā)送到貴司工廠前，我方將進行內部安裝調試工程，此系統(tǒng)將完全組建并測試，這將大大地降低現(xiàn)場系統(tǒng)安裝及調試的時間及費用。
內部安裝調試范圍
? 機械結構
? 測試電、機、控制、安裝及安全單元
? PLC軟件測試
? 系統(tǒng)聯(lián)機
? 基于仿真確認機器人的程序邏輯
川公網(wǎng)安備51012202001782