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擺動(dòng)臂車床上下料機(jī)器人

2010/6/2 0:00:00

在給數(shù)控車床上下料時(shí)主要有從卡盤正上方上下料的龍門式直角坐標(biāo)機(jī)器人，也有從卡盤前面通過擺臂來上小料的擺臂式直角坐標(biāo)機(jī)器人。從卡盤正上方上下料的龍門式直角坐標(biāo)機(jī)器人要安裝在車床防護(hù)罩上方，其Z軸比較長，升降幅度大，要求放置數(shù)控車的廠房有足夠的高度。如果車間比較低矮，就要采用擺臂式直角坐標(biāo)機(jī)器人。另外在取料和上料過程中，Z軸要提升到車床防護(hù)罩的最上方，運(yùn)動(dòng)距離長，工作節(jié)拍相對要慢些。由于Z軸長要考慮其晃動(dòng)問題。而擺臂式直角坐標(biāo)機(jī)器人可以安裝在車床前面，或是安裝在車床防護(hù)罩里面最前面最高處。機(jī)器人的高度與機(jī)床防護(hù)罩高度相同。工作時(shí)通過擺動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)到45°來把工件運(yùn)動(dòng)到卡盤前面，其運(yùn)動(dòng)幅度小，效率高。在德國NEUGART公司和百格拉公司就大量采用這類帶擺臂式直角坐標(biāo)機(jī)器人的車床來車軸類和法蘭類零件。這些擺臂式直角坐標(biāo)機(jī)器人可以全自動(dòng)運(yùn)行，與數(shù)控車嚴(yán)格協(xié)調(diào)同步運(yùn)行。這里數(shù)控車全自動(dòng)無人運(yùn)行，大量提高工作效率，節(jié)省大量人力，提高產(chǎn)品質(zhì)量和大幅降低生產(chǎn)成本。類似的應(yīng)用在很多德國公司隨處可見。本文所介紹的機(jī)器人就是沈陽萊茵機(jī)電有限公司借鑒德國工廠而設(shè)計(jì)的。對于不同型號(hào)車床和不同負(fù)載的上下料機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)形式相同，主要區(qū)別在手爪，直線運(yùn)動(dòng)單元的型號(hào)及驅(qū)動(dòng)等配置上。本文就介紹一臺(tái)擺臂式直角坐標(biāo)機(jī)器人，以此拋磚引玉，促進(jìn)國內(nèi)車床上下料機(jī)器人的普及應(yīng)用。

一、基本組成：

整個(gè)擺臂式直角坐標(biāo)機(jī)器人僅由一根水平直線運(yùn)動(dòng)單元（X軸），擺動(dòng)機(jī)械臂（X軸上擺臂），帶兩個(gè)氣動(dòng)手爪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和控制系統(tǒng)組成。

如果要加工的零件比較輕，比如小于2公斤，X軸可以采用百格拉公司PAS42BB直線運(yùn)動(dòng)單元。對于大負(fù)載零件X軸可以采用百格拉公司PAS44BB直線運(yùn)動(dòng)單元。X軸的行程一般要1.5米左右，具體長度與機(jī)床類型及要加工的毛料位置及加工后的零件擺放位置有關(guān)。

擺動(dòng)機(jī)械臂是一個(gè)大約500mm長的擺動(dòng)軸，具體長度取決于機(jī)床類型。擺動(dòng)機(jī)械臂安裝在X軸的滑塊上，隨X軸的滑塊做水平運(yùn)動(dòng)。擺動(dòng)臂的另一端帶有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸。

轉(zhuǎn)動(dòng)軸以其中心點(diǎn)為軸安裝在擺動(dòng)臂上，可以進(jìn)行180°的轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以是90°。其兩端的氣動(dòng)手爪一個(gè)用于從液壓卡盤里取下已加工完的零件，轉(zhuǎn)動(dòng)180°后把要加工的零件裝入卡盤內(nèi)。

這里X軸，擺動(dòng)臂和轉(zhuǎn)動(dòng)軸都用伺服電機(jī)配德國NEUGART公司的行星減速機(jī)來驅(qū)動(dòng)，控制系統(tǒng)可以采用PLC，德國ENGELHARDT的數(shù)控系統(tǒng)等。

二、動(dòng)作描述：

整個(gè)上下料過程主要由四步完成：1抓取毛坯及運(yùn)動(dòng)到卡盤下前方的過程；2從卡盤取下零件過程；3裝上要加工零件的過程；4取下及放好加工后的零件過程。下面分別加以簡單描述：

1抓取毛坯及運(yùn)動(dòng)到卡盤下前方的過程：

一般原料是棒料或粗加工過的棒料，通常由鏈條式傳送帶運(yùn)輸?shù)街付ǖ奈恢茫蓺鈩?dòng)或電動(dòng)定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行初步定位，保證每次機(jī)器人從同一位置抓取零件。當(dāng)X軸向右運(yùn)動(dòng)到毛坯料前方時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)軸向上擺動(dòng)到一特定的角度。然后旋轉(zhuǎn)軸從上向下轉(zhuǎn)動(dòng)使得氣動(dòng)手爪剛好能抓住毛坯件。這些閉合手爪抓住毛坯。然后轉(zhuǎn)動(dòng)軸從下向上轉(zhuǎn)動(dòng)，接著X軸向左運(yùn)動(dòng)一定位置后擺動(dòng)軸向下擺動(dòng)到一特定的角度，使X軸可以運(yùn)動(dòng)到卡盤下前方。

2從卡盤取下零件過程：

當(dāng)X軸運(yùn)動(dòng)到卡盤的下前方后，擺動(dòng)軸從下向上擺動(dòng)一定的角度。然后轉(zhuǎn)動(dòng)軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)到工件的正右前方等待主軸停止信號(hào)。得到主軸停止信號(hào)后X軸向左運(yùn)動(dòng)使手爪剛好能抓住工件，然后給氣壓使手爪合并抓住工件，這時(shí)機(jī)械手的控制系統(tǒng)控制液壓卡盤松開，當(dāng)控制系統(tǒng)得到卡盤松開信號(hào)后，X軸向右運(yùn)動(dòng)把工件從卡盤內(nèi)取出。

3裝上要加工零件的過程；

取出零件后，轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°，然后X軸向左運(yùn)動(dòng)到毛坯零件裝入卡盤內(nèi)。利用彈簧定位裝置保證毛坯件按要求裝入卡盤，然后輸出裝入毛坯信號(hào)使卡盤卡緊。得到卡盤卡緊信號(hào)后手爪松開，然后X軸向右移動(dòng)，完成上料過程。擺動(dòng)臂這時(shí)向下擺動(dòng)，然后X軸快速運(yùn)動(dòng)到加工完零件的存放位置。

4 放下加工后的零件過程

這時(shí)擺動(dòng)軸上擺到特定角度，再轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸使加工完的零件到其要擺放的位置。然后氣動(dòng)手爪松開使加工完的零件落到特定的位置上，由下料機(jī)器人進(jìn)行碼垛處理（落差1毫米）。

三：控制系統(tǒng)簡介：

在上下料過程中要與機(jī)床卡盤，主軸起停精確協(xié)調(diào)，嚴(yán)格按信號(hào)流順序來控制上下料過程。在放下加工好的零件和取要加工的新零件時(shí)也必須與其配套的設(shè)施精確同步協(xié)調(diào)。這里的到位和離開等開關(guān)信號(hào)要高質(zhì)量高可靠，必須以安全為主，確保每個(gè)步驟能夠合理銜接，控制系統(tǒng)的信號(hào)撲捉速度要快。我公司的專業(yè)設(shè)計(jì)人員精通數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床，步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)，氣動(dòng)手爪等相關(guān)產(chǎn)品，借鑒百格拉類似的機(jī)器人項(xiàng)目，可在短時(shí)間內(nèi)對各個(gè)運(yùn)動(dòng)節(jié)拍進(jìn)行合理安排和設(shè)計(jì)，保證上下料機(jī)器人高效、協(xié)調(diào)、安全、長期可靠地工作。

以上描述為單臺(tái)棒料車床上下料動(dòng)作過程，如需其它車床和銑床、沖床上下料機(jī)器人請與沈陽萊茵機(jī)電有限公司銷售經(jīng)理叢大尉聯(lián)系。

四：選型說明；

根據(jù)所加工工件的不同，來選擇合適的手爪。根據(jù)負(fù)載、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量配比、行程、運(yùn)動(dòng)速度（最大速度、加速度等）及機(jī)器人類型來選取合式型號(hào)的直線運(yùn)動(dòng)單元（X軸和擺動(dòng)軸）、所配電機(jī)、減速機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)等。我公司是依據(jù)德國百格拉公司幾十年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的選型軟件，針對用戶需求進(jìn)行選型，每個(gè)環(huán)節(jié)都保證足夠高的安全系數(shù)，完全可以長期安全使用。

圖片說明：