齿板钎焊多工位搬运系统

1：项目背景及基本要求

黄龙破碎根据自身发展需要拟对现齿板生产线进行自动化升级改造，其中齿板的钎焊部分拟导入机器人来完成齿板的装配、钎焊上下料及齿板成品的钎焊码垛等工作。
下图为总体规划示意图，齿板生产过程按如下工位顺序展开：
A:齿板装配，将破碎基板、钎料铜板和燕尾安装板组合并将组合体送入“步进保温机”；
B：钎焊上下料，抓取高温齿板组合体将其放入“复合压机”、完成钎焊后再将其取出翻转送至“传输线”，由传输线将齿板组合体转运至码垛取料位置；
C：齿板码垛，将已完成焊接的齿板按规定码放在跺盘上、完成码垛后由叉车等作后续转运动作。

2：齿板构成及现状设备节拍
2-1：齿板构成（参见示意图）
     齿板由破碎基板、钎料铜板和安装燕尾三部分组成，完成品重量不超过75KG。其中基板约15~20KG、铜板约1.5~2.5KG、燕尾约25~35KG。
 齿板完成品的外形尺寸为：
     长*宽=(600~800mm)*(100~200mm)

2-2：现状设备及生产节拍
1）    步进保温机，生产节拍5分钟；
2）    复合压机（钎焊实施）、生产节拍5分钟；
设备的辅助工作全部由人力实现、基本情况是：2人操作、5分钟1件、每小时生产12件。
24小时3班作业、需要6人以上的劳动力配置。
3：方案简述
  （注：齿板有多种规格、本方案按尺寸800*200进行说明、所有抓取夹具均考虑向下兼容至尺寸600*100）
3-1：方案思路
1）    齿板装配工位
    此工位为常温。
通过机器人A携三功能夹具、配合“装配工装”实现对基板、铜板和燕尾的分别抓取及定位组合，完成组合的齿板由机器人将其从“装配工装”上搬运至“步进保温机的上料口”。
2）    钎焊上下料工位
    此工位为高温950~1000度。
步进保温机将齿板送出后通过滑道至“位置限定工装”、等待机器人B的抓取；
机器人B携带专用特制耐高温夹具抓取齿板为“复合压机”上料，复合压机完成钎焊后再由机器人B将齿板取下、齿板被翻转180度后放至传输带卸下、再被送至下位置等待抓取。
由于温度极高、该机器人携带的夹具将需要考虑隔热、冷却、散热等因素。
  3）码垛工位
此工位为带温工位。
     机器人C携带专用夹具抓取齿板后按规定程序在指定跺盘上实施堆码。码放完成后堆垛由人力转走、同时在规定位置放上标准跺盘等待码放。
按照以上思路、齿板生产线的钎焊部分通过机器人替换了人力，可使这部分生产线的人力劳动强度极大降低、生产效率大幅提高，同时生产线的自动化水平也会得到极大提升。
3-2：方案布局

该方案规划3套机器人系统分别完成齿板装配工位、复合压机钎焊工位和成品卸料码垛工位的相关工作。考虑负载、工作半径等因素机器人选择160KG级的负载能力。
各工位均设置安全防护系统、界定机器人工作范围。

1）    齿板装配工位
该工位由机器人、安全防护装置、专用夹具系统A和齿板装配工装组成。基板堆垛、燕尾堆垛和铜板堆垛需要规范码放并准确置于规定位置。
2）    复合压机钎焊工位
(布局按1台机器人服务2台复合压机考虑。)
该工位由机器人、安全防护装置、专用夹具系统B和齿板位置限定工装组成。
图示“滑道”建议由步进保温机统一考虑，传输带上建议考虑支撑或者约束限定齿板位置以利下工序抓取。
3）    码垛工位
该工位由机器人、安全防护装置、专用夹具系统C组成。堆垛码盘需按规范置于规定位置，堆码完成后由人力借助工具转运至指定位置。
3-3：生产组织及节拍简述
将需要生产的基板、燕尾及铜板等原材料按规定码放在跺盘上、并置于指定位置、齿板成品码垛用跺盘置于指定位置。确认水、电、气等动力供给状态正常后，调用对应齿板生产程序，启动生产线。
【齿板生产过程简述】
1）    机器人A以拆垛方式抓取基板置于“齿板装配工装”上；
2）    齿板装配工装对齿板进行中心位置确定并保持；
3）    机器人A抓取铜板至装配工装并将其释放至基板的正确位置；
4）    机器人A抓取燕尾至装配工装与其上的基板和铜板完成装配；
5）    机器人A抓取齿板（基板、铜板、燕尾装配完成）、需防止相对位移，并将其送至“步进保温机”的上料位置；
6）    步进保温机对齿板进行升温保持并向下工序转移、过程中需要防止齿板各部相对位移；
7）    齿板升温完成后通过“步进保温机”末端的滑道被送至“齿板限定工装”、齿板进入复合压机钎焊工位；
8）    “位置限定工装”对齿板进行位置确定；
9）    机器人B从位置限定工装抓取齿板为“复合压机1”上料；
10）    机器人B等待并抓取下一件已限定位置的齿板为“复合压机2”上料；
11）    机器人B等待并从“复合压机1”取料、完成齿板翻转后将其置于“传输带”卸料位置、传输带将齿板送入码垛工位取料位置；
   【机器人B交替完成复合压机1、2的齿板抓取、钎焊上料及齿板卸料动作。】
12）    机器人C从传输带卸料位置抓取至跺盘进行码垛卸料、至规定堆垛完成。
【方案实施注意事项】
在该自动化生产方案中、需要注意以下几点：
1）    机器人的抓取需要确定的位置、因此原材料（基板、燕尾、铜板）需要规范堆垛、误差控制到毫米级；
2）    机器人携带的专用夹具是项目实施的关键，夹具A需要实现多品种多规格的零件及装配体的抓取；夹具B在耐高温的前提下需实现多规格的抓取并具备翻转功能；夹具C需实现多规格的抓取；
3）    钎焊完成后需对齿板作翻面的动作、这增加了专用夹具B的制造难度、同时也可能会对“传输带”提出相应要求，因此建议对翻面的必要性作个评估；
4）    按本方案的考虑、以复合压机5分钟的节拍，建议将步进保温机的节拍提升至2.5分钟。
【自动化节拍预估】
      步进保温机的节拍按2.5分钟考虑、整过生产线的节拍可以达至均衡。即2.5分钟内可以完成：
1）    齿板的装配及向步进保温机上料；
2）    单台复合压机的上料及卸料；
3）    码垛工位的齿板码垛动作。
按此节拍计算、设备利用率按90%考虑、则全天可生产齿板超过500件（24*0.9*60/2.5=518）。
4：主要工艺装备