擺動臂車床上下料機器人
2010/6/2 0:00:00
在給數(shù)控車床上下料時主要有從卡盤正上方上下料的龍門式直角坐標機器人，也有從卡盤前面通過擺臂來上小料的擺臂式直角坐標機器人。從卡盤正上方上下料的龍門式直角坐標機器人要安裝在車床防護罩上方，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機器人。另外在取料和上料過程中，Z軸要提升到車床防護罩的最上方，運動距離長，工作節(jié)拍相對要慢些。由于Z軸長要考慮其晃動問題。而擺臂式直角坐標機器人可以安裝在車床前面，或是安裝在車床防護罩里面最前面最高處。機器人的高度與機床防護罩高度相同。工作時通過擺動轉(zhuǎn)動到45°來把工件運動到卡盤前面，其運動幅度小，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機器人的車床來車軸類和法蘭類零件。這些擺臂式直角坐標機器人可以全自動運行，與數(shù)控車嚴格協(xié)調(diào)同步運行。這里數(shù)控車全自動無人運行，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。本文所介紹的機器人就是沈陽萊茵機電有限公司借鑒德國工廠而設(shè)計的。對于不同型號車床和不同負載的上下料機器人，其結(jié)構(gòu)形式相同，主要區(qū)別在手爪，直線運動單元的型號及驅(qū)動等配置上。本文就介紹一臺擺臂式直角坐標機器人，以此拋磚引玉，促進國內(nèi)車床上下料機器人的普及應(yīng)用。
一、基本組成：
整個擺臂式直角坐標機器人僅由一根水平直線運動單元（X軸），擺動機械臂（X軸上擺臂），帶兩個氣動手爪的轉(zhuǎn)動軸和控制系統(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直線運動單元。對于大負載零件X軸可以采用百格拉公司PAS44BB直線運動單元。X軸的行程一般要1.5米左右，具體長度與機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)。
擺動機械臂是一個大約500mm長的擺動軸，具體長度取決于機床類型。擺動機械臂安裝在X軸的滑塊上，隨X軸的滑塊做水平運動。擺動臂的另一端帶有一個轉(zhuǎn)動軸。
轉(zhuǎn)動軸以其中心點為軸安裝在擺動臂上，可以進行180°的轉(zhuǎn)動，也可以是90°。其兩端的氣動手爪一個用于從液壓卡盤里取下已加工完的零件，轉(zhuǎn)動180°后把要加工的零件裝入卡盤內(nèi)。
二、動作描述：
整個上下料過程主要由四步完成：1抓取毛坯及運動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抓取毛坯及運動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輸?shù)街付ǖ奈恢?，由氣動或電動定位機構(gòu)進行初步定位，保證每次機器人從同一位置抓取零件。當X軸向右運動到毛坯料前方時停止運動，擺動軸向上擺動到一特定的角度。然后旋轉(zhuǎn)軸從上向下轉(zhuǎn)動使得氣動手爪剛好能抓住毛坯件。這些閉合手爪抓住毛坯。然后轉(zhuǎn)動軸從下向上轉(zhuǎn)動，接著X軸向左運動一定位置后擺動軸向下擺動到一特定的角度，使X軸可以運動到卡盤下前方。
2從卡盤取下零件過程：
當X軸運動到卡盤的下前方后，擺動軸從下向上擺動一定的角度。然后轉(zhuǎn)動軸開始轉(zhuǎn)動到工件的正右前方等待主軸停止信號。得到主軸停止信號后X軸向左運動使手爪剛好能抓住工件，然后給氣壓使手爪合并抓住工件，這時機械手的控制系統(tǒng)控制液壓卡盤松開，當控制系統(tǒng)得到卡盤松開信號后，X軸向右運動把工件從卡盤內(nèi)取出。
3裝上要加工零件的過程；
取出零件后，轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動180°，然后X軸向左運動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使卡盤卡緊。得到卡盤卡緊信號后手爪松開，然后X軸向右移動，完成上料過程。擺動臂這時向下擺動，然后X軸快速運動到加工完零件的存放位置。
4 放下加工后的零件過程
這時擺動軸上擺到特定角度，再轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動軸使加工完的零件到其要擺放的位置。然后氣動手爪松開使加工完的零件落到特定的位置上，由下料機器人進行碼垛處理（落差1毫米）。
三：控制系統(tǒng)簡介：
在上下料過程中要與機床卡盤，主軸起停精確協(xié)調(diào)，嚴格按信號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)信號要高質(zhì)量高可靠，必須以安全為主，確保每個步驟能夠合理銜接，控制系統(tǒng)的信號撲捉速度要快。我公司的專業(yè)設(shè)計人員精通數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床，步進電機，伺服電機，氣動手爪等相關(guān)產(chǎn)品，借鑒百格拉類似的機器人項目，可在短時間內(nèi)對各個運動節(jié)拍進行合理安排和設(shè)計，保證上下料機器人高效、協(xié)調(diào)、安全、長期可靠地工作。
以上描述為單臺棒料車床上下料動作過程，如需其它車床和銑床、沖床上下料機器人請與沈陽萊茵機電有限公司銷售經(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)負載、轉(zhuǎn)動慣量配比、行程、運動速度（最大速度、加速度等）及機器人類型來選取合式型號的直線運動單元（X軸和擺動軸）、所配電機、減速機、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)驗總結(jié)的選型軟件，針對用戶需求進行選型，每個環(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。
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