CK6140车床机械手上下料系统

1.    前言
由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。单纯的手工劳作以满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。
1.1    设计目标
目前，我国大多数工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，其劳动强度大、生产效率低，而且具有一定的危险性，已经满足不了生产自动化的发展趋势。为了提高工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代机械行业自动化生产的要求,针对具体生产工艺,结合机床的实际结构，利用机械手技术，设计用一台上下料机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数控机床组合形成生产线，实现加工过程的自动化和无人化。
1.2    设计原则
1)    必须满足客户对产品功能和服务的要求。工程机械提供给客户的不仅是产品的功能，还包括支持这些功能的售后服务。因此设计过程中既要针对产品的不同功能特点，又要使产品具有良好的维修方便性。      
2)    符合国家的产业发展政策和有关的法令、法规。
3)    坚持标准化、通用化、系列化的“三化”原则。
4)    符合社会对环境保护的要求。
5)    符合技术创新的规律，重视对知识产权的保护。
6)    从企业的实际工艺水平和生产能力出发，强调设计与工艺、生产相结合。
1.3    设计依据和参考标准
成都海科工控设备有限公司致力于工业自动化，在西部地区享有盛誉，我们拥有技术实力雄厚的技术团队和丰富机器人运用经验，我们与世界一线知名品牌进行合作如：安川、那之不二、雄克、台达、力士乐和上银。本次项目选用安川6关节机器人MH24、雄克、上银和台达，为项目的开展提供了雄厚的技术团队。

 



1.3.1    适用范围
CK6140机床机械手上下料方案是针对重庆顺风极力机械厂CK6140数控车床开发的专机，适应本厂的作业流程和位置布局，如有其它需求请与我们联系。
2.    系统概述
CK6140机床机械手上下料方案是机械人、机床、电气和各种检查手段于一体的综合性的项目，各个部件有条不紊的工作相互协作，完成产品的生产。布局如图1：
 
图1
2.1    系统的主要功能
CK6140机床机械手上下料由如下基本部分组成: CK6140数控车床、MH24多关节机器人、雄克气爪系统、第七轴、翻料工作台、机床门开关和来料输送线/取料输送线，本套系统为了效率提高机械手的效率采用了双料仓设计。
2.1.1    功能阐述
MH24机器人：

MH24机器人配合雄克的气爪和翻料工作，完成CK6140车床的上料、下料和工件的翻转，是本项目得以实施的关键部件。
 
图2
雄克气爪：
本次方案设计选用雄克气爪PZN-plus 80-1-IS和雄克弹簧压紧件A-PZN-Plus 80。PZN-plus 80-1-IS参数如下：
单指行程：8mm；
内撑力：1450N
弹簧弹力：370N
重量：0.96kg
闭合/张开时间：0.06/0.04s
重复精度：0.01mm
A-    PZN-plus 80用于在机械手张开后将弹簧支承的工件顶住挡块，使用与装载设备。
 

图3

第七轴：
通过图1可知1号机床到2号机床（3号机床到4号机床）上料需要机械手行走2.4米，就需要第七轴完成，第七周设计选用上银高精度直线导轨、滚珠丝杆、台达伺服和PLC完成与MH24机器联动，从而满足本方案的实施。
平均速度：400mm/s;
重复精度：±0.08mm；
翻料台：
精心设计翻料台，充分的利用6关节机械手的多自由度,降低成本。

图4
自动机床开关门：
CK6140车床的仓门开关需要做自动开关控制，满足车床主轴停车且机器人来到仓门（需要添加检测传感器），仓门自动开启。机器人取完料退出仓门，检测开关收到信号，车床主轴收到信号开始工作。
来料输送线/取料输送线：
方案设计采用优化设计为尽可能提高效率，采用双来料仓和出料仓（示意图1），让机器人尽量就近取料和放料，方案做的输送来运送工件，在输送线的末端做工装定位，采用机械式保证设定原点。备用方案可做旋转料架和视觉系统来抓取工件原点，相对于机械式成本更高。
 
2.1.2    生产节拍分析
根据生产流程后做一下生产节拍，分析时候是预先打开机床舱门，单台机床的上下时间T1≥16s，1对4的标准上料和下料T≥64s。
如下视频：详见附件。
3.    系统结构和配置
3.1    系统总体逻辑结构
系统总体逻辑结构如图 1所示。


 

图 1系统总体逻辑结构图
4.    安装调试培训及验收
4.1     安装调试
1、卖方负责在买方现场完成所承制设备的安装，买方提供行车、叉车及用电用气、人员等的支持。
2、卖方在买方现场完成合同规定工件的单机和系统调试工作。
4.2    机器人及系统的操作培训
1、    机器人操作基础培训（在海科工控设备进行1人次3天的操作培训）。
2、    卖方对买方进行系统操作编程培训指导(在安装现场进行2天)。
3、    涉及买方人员的差旅和交通住宿等费用未包含在内，由买方自行承担。
4.3    验收
验收分为预验收与终验收。预验收在卖方工厂进行，终验收在买方工厂进行。
在设备达到以下条件时，买方必须进行预验收和终验收：
4.4      提供资料
卖方向买方提交如下技术资料：
1、    系统使用说明书：中文版1套。
2、    机器人操作说明书、保养说明书：中文1本。
3、    机器人控制器说明书：中文1本。
4、    电气图纸（原理、接线、柜内布置、电缆清单）：1套（pdf格式）。
5、    设备（如：抓手、传送带）总装图纸及易损件零件图：1套(pdf格式)。
6、    备件清单。
5.    质量保证
1、    质保期:机器人系统终验收后一年内或机器人系统到达买方现场一年以内。
2、    在质保期间内，如果不是因为买方的责任而发生故障的情况下，维修用部品或者更换由卖方无偿运输至买方。
3、    即使在质保期间内，卖方将不承担下述情况所发生的费用。
4、    购买后由于买受方或者第三者的不当修理、改造、转移或者使用上不注意引起的损坏。
5、    由火灾、水灾、地震、雷电或其他不可抗力所引起的损坏。
6、    转卖、转让、赠与第三方等情况。
7、    不按使用说明书上所要求的进行适当的维修保养作业而发生的损坏。
8、    即使在质保期间内，有关消耗品也不属于质保的范围。
9、    卖方的责任只限于本协议书所描述的内容，这之外的责任卖方不承担。
6.     买方责任
1、    需向卖方提供准确、详细的相关工件、设备及车间布局的图纸及足够的铸件。
2、    负责对现场进行改造以适合机器人系统的安装要求。
3、    确保满足条款“5.环境条件”中的所有条件。并负责把电源气源接到卖方现场指定位置。
4、    根据实际情况制作空调房。
5、    负责提供充足的现场调试用工件，以及保证周边设备的正常运行。
6、    对机器人系统的安装调试提供必要的水、电、压缩空气、叉车行车等的使用支持。
7、    在设备达到验收条件时负责对设备进行验收。