上下料機器人輔助柔性生產

發布日期:2012-04-06    蘭生客服中心    瀏覽:7337

  在切削加工中,過程自動化不僅與機床本身有關,而且也與連接機床的前后生產裝置有關。工業機器人能夠適合所有的操作工序,能解決諸如傳送、質量檢驗、剔除有缺陷的工件、機床上下料、更換刀具、實際的加工操作、清洗和工件堆垛等任務。

  現代工業機器人是一種可自由編程、十分精確和多功能的高效設備。如果給工業機器人裝上傳感器,手爪系統,集成的數字圖象處理設備和智能過程控制軟件,它可以為完成各種不同的任務進行編程。因此,對于完成同一個任務,機器人要比專用設備具有更高的柔性。機器人無需裝備止動、定位、裝夾和輔助等裝置,因此,它可以使整個設備設計得很緊湊,對于投資者和企業家來說,其優點在于投資比較少,以及能以簡單化的企業內部物料供給而充分利用空間和縮短生產時間。在產品換型和生產調整時,可以縮短準備時間和停機時間,可以較快地重新恢復生產-這符合準時制生產。

機器人是進行零缺陷生產的重要部件

  借助于數字圖形處理,機器人可以根據形狀、大小、姿態和顏色對在傳送帶上無次序運送的工件進行可靠的識別,這樣,機器人用它的手爪隨時可以可靠地抓取和操作工件。而用成像系統裝備的機器人還可以完成更多的任務。它可以用來識別有缺陷的或錯誤的工件,把這種工件從生產過程鏈中取出,說得更確切些,就是把它們或者作為廢料處理或者對它們再進行加工,由此確保只有無缺陷的工件才能繼續進行加工。所以,工業機器人是進行零缺陷生產的重要部件,如果人們從事相同或類似的操作,那么需要高度地集中注意力。但是,對在工件的機械加工中,工業機器人能夠精巧和有效地解決加工過程自動化于這種重復性的工作。當工作場所的溫度條件愈不適合,周圍環境的噪聲愈大,粉塵愈多或存在的危險性愈大,那么這種負面效果的影響就愈大。機器人即使在特別惡劣的環境條件下,它總是能以始終不變的可靠性和質量進行工作,所以,對工作場所合乎人道的要求,也是采用機器人進行輔助自動化的重要理由。

  可靠性和利用率是機床和設備最重要的特征參數。就這些參數而言,機器人完全可以令人信服。在定期維護的情況下,在機器人上首次出現故障的平均間隔時間(稱之為MTBF-平均無故障時間)顯然超過65000小時,這意味著在一年365天,每天24小時連續運行的情況下,差不多在7.5年后才發生一次故障,這種很高的可靠性和利用率是切削加工過程自動化中愈來愈多的采用工業機器人的重要原因。

復雜零件體現磨削品質

  來自德國阿爾岑瑙(Alzenau)的ISA自動化系統公司,在湖南其重要的業務是從事于研究機器人輔助的磨削和拋光系統。機床和設備的主要使用者是家具、汽車及附件等工業以及鑄造廠從事鑄件清理的磨工和拋光作業工。特別是對于小批量多品種產品的生產,在這里采用機器人的解決方案有著突出的優點。它可以省掉回轉工作臺較長的準備時間,總的來說,是提高了磨削加工的質量。手工作業的磨工,在最好的情況下最初加工十個零件是精確的,隨后工作注意力會下降。而機器人則相反,它可以確保始終不變的質量。此外,需要的人也較少。

  ISA公司采用機器人進行輔助加工,當進行磨削時,它可以以5.5kW的驅動功率傳遞到接觸輪,進行拋光時,驅動功率甚至可達到11kW。然而,人們用手動方式以這樣的力和速度進行加工是不可能實現的。ISA公司采用了ABB公司的工業機器人來裝備其設備,這些機器人的型號為IRB2400,IRB4400和改進型的IRB6400。由于其緊湊的結構,可以用來構成作業空間十分精簡的機器人單元。企業可以用它來改裝用戶現有的主要設備。例如在對家具部件進行精整加工時,甚至可在5臺加工機床的中央設置一臺機器人,機器人抓取待加工的工件并將其送到每一臺設備上(圖1)。對于加工幾何形狀復雜的扶手進一步開發了機器人系統。為了實現加工機床所需的不同定向,ISA公司是將每臺機床安裝在機床自己的一臺回轉工作臺上。而回轉工作臺就起到機器人的第7個坐標軸的作用。這樣,ISA公司在一臺加工單元上,以包括三臺磨床和二臺拋光機在內的十臺機床的配置,通過工業機器人完成扶手的綜合加工-從毛坯件直到具有光澤表面的成品件,最后又自動將成品件進行堆垛。

在精加工鋼管時,機器人抓取待加工工件
并將其送到徑向布置的磨床和拋光機上

曲軸軸瓦的測量、去毛刺和堆垛

  汽車-配件供應廠必須供應完美無缺的產品,以便能在競爭中站穩腳跟。這特別適用于像自動變速器的滑閥體、缸蓋,柴油機噴油泵和渦輪增壓器殼等關鍵成套零部件的生產。這些零部件是以出眾的表面特性為重要條件的。因此,這些零件在機加工后要徹底去除毛刺,并全面進行清洗,以確保在今后設備運行中不會有毛刺顆粒,殘余塵;蚝钢榈拿撀,以致損害到部件的功能或甚至造成完全的損壞。一個要求很高精度的實例是丹麥vald.Birn鑄造企業集團在Holstebro工廠中的曲軸軸瓦裝配。這里,在WMS工程公司三個緊湊型去毛刺單元中采用了ABB公司的工業機器人,盡管鑄造車間惡劣的環境,三個機器人單元肯定能十分精確地對載重汽車發動機的曲軸軸瓦進行測量,去毛刺和堆垛。為了實現這些作業,WMS工程公司首先在自己的一臺演示設備上對軸瓦進行了廣泛的去毛刺實驗,然后確定測量設備以及必需的去毛刺工具。

  機器人單元的核心設備是ABB公司一種剛性特別好的鑄造結構的IRB2400型工業機器人。三班制運行的機器人必須要具有很高的剛性,以便能承受在去毛刺時產生的加工力和獲得始終如一的成果。剛性決定了所能達到的進給速度和有待獲得的表面質量,鏈式傳送帶把從加工中心上卸下來的軸瓦(總是8個為上部和8個是下部)輸送到機器人單元,機器人首先從傳送帶上抓取工件,并將工件平放在測量裝置上,在這里,以最大為5μm的偏差測量今后要安裝曲軸主軸頸的上部和下部的已加工表面。PC對測量數據進行分析處理,并提供給機器人,然后由機器人從各相配零件中選定一對配合件。把超差的零件從生產流程中剔除出去。在下一工步中,機器人針對不同型號的零件采用不同的工具(如銑刀,銼刀和刷子)去除毛刺。接著,機器人以0.2mm的重復精度把工件存放到堆垛裝置上。在這里,加工并包括測量和堆垛,整個節拍時間約為45秒。后面的傳送帶把已去除毛刺的經過測量和清洗過的工件(不經手動的中間操作)輸送到自動裝配機上。這個系統的主要優點是具有穩定和高的去毛刺質量。此外,連續的測量同時又立即把測量數據反饋給加工中心,這對保證質量和避免廢品損失作出了重要貢獻。
 
IRB6400在進行鑄件的精整加工

  丹麥DISA集團是以其頂尖的噴丸清理設備和自動化去毛刺設備而著稱,算得上是全球領先的機械設備制造廠。DISA集團的成套設備包括有采用機器人作業的去泥芯,去型砂,去鑄造氧化皮,搗碎,切割,鋸切和機械精整加工等設備。鑄件精整系統的核心部件是ABB公司的IRB6400型工業機器人,在這種應用情況中,機器人抓取已預先定位的工件,接著自動完成鋸切,磨削,如需要也可完成其它的工序。對此,機器人操縱著工件將其靠到固定的拋光輪、砂輪和其它工具上進行相應的加工,加工完后,把工件存放到傳送帶上進行進一步的輸送(圖2和圖3)。
 
  在鑄件經鋸切、磨削和精整之后,機器人
把已加工好的工件放置在傳送帶上以繼續進行傳送

  鑄件的自動精整加工與手動加工相比,有顯著優點。它加速了工件在生產中的通過速度,優化了企業內部的物料供應和提高了產品質量及生產的穩定性。此外,它還提高了工作場所的安全性和改善了勞動的生態條件。因為,由于粉塵、噪聲和震動引起的環境污染僅局限于封閉的機器人單元區域內。

 

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