盘类小件车削自动上下料机器人的解决方案

　　兰生公司的客户是浙江一家生产圆环形小型零件的加工企业，工件坯料是锻件，工件直径为30-50mm，重量不超过0.5kg，品种少、批量大，共采用了20台台湾生产的刀塔式数控车床。  

　　这是客户的一个自动化改造项目，希望对现有的数控车削加工能够用机器人替代操作工，实现大批量自动化加工，以节省劳务成本，提高生产效率，保证产品质量。 

      针对客户的设计要求，兰生公司与机器人制造商指定的集成商共同合作，提供了自动上下料机器人的解决方案： 

　　一、机器人的选型：因为客户加工的工件只有平面和外圆两道车削工序，工件是形状简单、加工节拍很短的小型工件，可以采用桁架式机器人机械手。这是因为上下料机器人只需要作上下升降和左右移动，动作简单，没有必要采用多关节机器人。 

　　同时，厂房车间高度也符合桁架式机器人的安装条件，机器人安装在数控车床的上部进行上下料作业，节省了场地和空间。 

　　桁架式机器人是一种成本低廉、系统结构简单的自动化机械手，其工作的行为方式主要是通过完成沿着X、Y、Z轴上的线性运动。具有高可靠性、高速度、高精度、灵活多功能的特点，经济实用。 

　　本案采用了桁架式机器人，最大提升能力10KG，主体横梁采用铝合金梁结构，导轨采用静音的轻型滚轮式导轨，速度可达320m/min，相当于十倍机床的快进速度。精密的伺服电机驱动，模块化的设计，独立的控制方式，同时配备紧急情况下的安全急停装置，适合于高速轻载的场合，操作方便，稳定可靠。 

　　二、车削加工单元：由一台机器人服务两台数控车床，两台数控车床是并列的排序，机器人机械手在数控车床的上方行走。 

　　三、送料系统的配置：采用桁架式机械手完成自动上下料，就必须事先把零件摆好，如果采用这种方法，就不能实现上下料自动化。因此采用振动盘的方式对工件进行排序和工件状态的选择，然后再由专用的料道为机械手自动送料。这样上料时就可以把杂乱无序的工件直接倒入料仓，振动盘的自动排序和送料，大大提高了材料准备的效率，并缩短了工件的装卸时间。 

　　因为振动盘料斗下面有个脉冲电磁铁，可以使料斗作垂直方向振动，由倾斜的弹簧片带动料斗绕其垂直轴做扭摆振动。料斗内零件，由于受到这种振动而沿螺旋轨道上升。在上升的过程中经过一系列轨道的筛选或者姿态变化，零件能够按照组装或者加工的要求呈统一状态自动进入组装或者加工位置。通过振动将无序工件自动有序定向排列整齐、准确地输送到下道工序。 

　　四、抓手设计制造：根据客户的工件形状、重量，为客户独立设计气动外夹式的双手指抓手。 

　　这个项目得到了预期的满意效果。机器人的上下料节拍为15秒，数控车床有很高的生产效率，原来这个车间每台数控车床配备一名操作工，分两班次，现在每个操作工至少可以照看5台数控车床，每班只需要3-4个操作工，大大节省了劳力成本，两年内可以收回机器人成本。