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工业机器人系统集成;;;;;目录;;;工业机器人数控加工工作站是一种集成化的数控加工系统,由上下料机器人系统、数控机床、PLC控制系统、供料系统以及集成工作台等组成,此系统的特点如下:
根据工作站数据和产品信息选择合适的上下料机器人。
根据产品特点设计或者选用合适的机器人末端执行结构。
根据产品特点选用或者设计合适的供料系统。
选择准确的定位机构,满足上下料机器人的抓取功能,并能保证抓取工件精准。
选择合适的数控机床,能够满足工作站的加工需求。
选择合适的数控机床产品固定夹具,能够保证在数控加工时工件无位移。;数控加工工作站的布局图如图3-1-1所示。
工业机器人与数控机床集成工作站主要应用在柔性制造单元(FMC)或柔性制造系统(FMS)中,此类集成工作站系统主要是由工业机器人、数控系统、末端夹持系统、控制系统、安全防护系统等设备加上客户端匹配的数控机床组成的自动化工作站系统。
通常情况下,为了适应工业机器人自动上下料,需要对数控机床进行一定的改造,包括数控机床门的自动开关、工件的自动夹紧等。;;机床上下料机器人是根据客户需求研发的非标机器人,适用于机床、生产线的上下料、工件移位翻转、工件转序等。此类机器人系统具有高效率和高稳定性,结构简单更易于维护,可以满足不同种类产品的生产,提高产品质量,降低生产企业成本,更能大大降低产业工人的劳动强度。图3-1-2所示为多关节式机器人和桁架式机械手。
;;常见的工业机器人与数控加工集成分为两种:一种是工业机器人与数控机床进行集成的工作站,另一种是工业机器人本身通过设计或改造后具有机械加工能力的机械加工工业机器人。下面我们对这两种类型进行简单介绍。;(一)工业机器人与数控加工的集成
在生产作业中,工业机器人将毛坯从传送带或物料框中取出,放入规定位置由数控机床进行加工,加工完成后,再将工件取出,并放入规定的成品物料框。在此过程中所用到的工业机器人我们称之为“上下料机器人”,其编程较为简单,只要示教编程后再现就可以了。
???在数控加工作业中,很多零件的结构往往十分复杂,需要进行多个工序进行加工,如加测、清洗、打磨和装压等,工艺多的、复杂的自动化生产线还会将锻造、热处理和磨削等工艺设备进行集成。由于自动化生产线集成了不同的设备,通常会使用关节式机器人、桁架式机械手以及自动物流等自动化设备进行组合衔接,代替人工实现加工过程中的工件搬运、取件、装卸等上下料作业,以及工件翻转和工具切换等功能,可实现毛坯到成品工件的全自动化加工。应用在数控加工中的多关节式工业机器人和桁架式机械手都有其各自的特点。
;;1.多关节式工业机器人
多关节式工业机器人一般由多个旋转和摆动机构组合而成,此类机器人具有很高的自由度,通常为5~6轴,能够胜任复杂轨迹或角度的工作,可以自由编程。通常由多个工序加工,并且工件形状比较复杂的情况下,可采用标准关节型机器人配合供料装置组成一个自动化单元,通过长时间连续无人工作从而实现降低制造成本、提高产品质量和稳定性的效果。
;;多关节式机器人结构紧凑,工作空间大,与人的动作方式接近,对现场的空间要求低,安装方式灵活多变,既可在地面安装,也可安装在机床上方,更能够与数控设备进行自由组合。
多关节式机器人常见的安装方式有三种:“地装式”(岛式加工单元)“地装行走轴式”(机床成直线布置)和“天吊行走轴式”(机床成直线布置)。下面我们进行简单介绍:
;(1)地装式机器人上下料:目前行业内使用最广泛的上下料机器人安装方式为地装式,也称为“岛式加工单元”。如图3-1-4所示,该系统以六轴机器人为中心岛,机床在其周围作环状布置,进行设备件的工件转送,集高效生产、稳定运行、节约空间等优势于一体,适合于狭窄空间场合的作业。机器人高刚性的手臂和先进的伺服技术保证高速作业时运动平稳无振动,如再配备视觉装置,可实现工件的快速识别与高速取放。;(2)地装行走轴式机器人上下料:如图3-1-5所示为地装式行走轴机器人,这类上下料机器人配置了7轴地装导轨,能够利用行走导轨来进行工件的转送,拥有运行速度快、有效负载大的优点,有效地扩大了机器人的动作范围,使得系统具有更好的扩展性。
;(3)天吊行走轴式机器人上下料:天吊行走轴机器人搬运系统,也称“Topmount系统”,它具有与普通多关节式机器人同样的机械和控制系统,和地装机器人一样能够实现复杂的动作。
与地装式上下料机器人不同,这种机器人不需要非常高的车间空间。其行走轴在机床上方,可以极大地节约地面空间,必要时还可以安装在两排机床中间,配合特定爪手,能够一次抓取2个机床的工件,不仅节约生产时间,还方便行车的安装和运行,更缩短了导轨的长度,如图3-1-6所示。
;2.桁架
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