齿轮中孔磨削加工自动上下料解决方案   总体要求
本自动化系统的目标是实现齿轮零件中孔两序磨削的自动上下料，通过对客户加工设备的重新布局、同时引入机器人、上料组件和下料组件来实现这个目标。进而达到改善现场作业环境，提高生产效率，减少员工岗位配置的效果，满足客户对生产工艺及产品质量的要求。

1.1    适用产品
1）    客户提供工件图纸，加工工艺（含工时工序）及其他特别要求。
2）    工件（示意如下图）重量及外形尺寸:约3KG, ~D222 d109 H25
 
3）    磨床设备: 1序磨床 2序磨床
4）    加工节拍：2分30秒（150秒）
1.2    工艺描述

1.3    设计要求
1、    本项目实现磨床系统自动化上下料；
2、    根据用户提供的图纸等进行相关设计；
3、    上（下）料组件由直线模块驱动工件托盘；
4、    相关设计符合人机工程原理；
5、    设计和制作必须能够保证产品的性能和精度要求、结构简单合理便于调试和维修；
2.0 技术方案
2.1 总体说明
  1）根据甲方的情况说明，共有两台磨床、为上下工序关系，需实现两序磨削加工上下料的自动化；
  2）初步确定配备一台20KG的6轴机器人、机器人执行端配备两套抓取机构；
  3）生产单元配有上下料系统，两系统类似、均为直线模块驱动托盘的结构。具有一定的缓冲容量、满足一段时间无人上料、实现连续生产；
  4）工件置于上料托盘的动作由人工进行、实施时需要注意工件的方向；
  5）经2序磨床加工完成后的零件首先由机器人取下后放入卸料托盘、托盘位置占用完毕后移出、随后人工转运至规定储料设施运走；
  6）项目平面布置如下图所示：

 
7）    项目中的两序设备均需为自动门。
2.2设备布局
该系统是由（两序）磨床、1台6轴20KG机器人，1套上料系统，1套下料系统，1套围栏及安全系统及电器控制（下面图中未作示意）系统（PLC）组成的自动化生产单元。如下所示。

 

2.3工艺方案
2.3 .1 上下料工艺流程
1）操作者将待加工齿轮置于上料托盘，注意工件方向；
2）上料托盘由直线驱动模块移动至机器人抓取位置、发出信号；
3）机器人抓取头爪1先从上料托盘1顺序抓取工件（托盘1抓完后移动至上料位置装料、完成后移至抓取位置；机器人再从托盘2顺序取料、重复托盘1的动作。如此往复进行待加工齿轮的补充）；
4）机器人执行端移动至工序1磨床；
5）（如工序1磨床有已加工零件、则抓取头爪2先卸下粗磨完成的工件）爪1上料到位；
6）机器人执行端移动至工序2磨床；
7）（如工序2磨床有已加工零件、则抓取头爪1先卸下精磨完成的工件）爪2上料到位；
8）机器人执行端移动至下料系统的卸料托盘1放置工件（托盘1顺序放置完成后移动至人工卸料位置、由操作者手工卸下全部工件到指定位置、然后返回机器人卸料等待位置；机器人再从托盘2顺序卸料、重复托盘1的动作。如此往复进行已加工齿轮的卸料）；
9）机器人执行端移动至上料系统的上料托盘（此时执行端爪1和爪2均无工件）；
10）    机器人重复以上步骤3）~步骤9）的动作、实现上下料的循环。
备注：上、下料系统的托盘均是双工位形式,人工上下料时,另一个工位机器人也在正常进行自动上下料操作,确保工作流畅。
2.3 .2工序节拍分析
 
机器人自动上下料的动作辅助时间约为30秒。
工序1、2磨削加工的时间为约2分30秒，因此机器人在作上下料辅助动作时会出现等待，同时也可适当放慢机器人动作速度、不会影响项目的整体加工节拍。
按设备利用率80%左右、3班工作、每班8小时、每年工作250天计算，则每天可加工480件齿轮、全年产量达到120000件。

2.4主要工艺设备


3.0 主要设备描述
3.1  6轴机器人
考虑到执行端的负载及抓取夹具、总体重量在15KG左右，同时根据前述的节拍情况机器人的动作速度可以较低，因此选用20KG级的6轴机器人，其结构如下：


下面是动作范围示意图：
 


 

3.2机器人执行端抓手
 
执行端抓手采用双工位三爪卡盘形式，以实现加工件的快速上料。三爪工作方式为压缩空气驱动、气动夹持方式，有效夹住齿轮内孔。
执行端抓手上设置有端推机构、使工件有效贴合与定位面，手指部可部分采用尼龙等软性材质，避免夹伤产品表面。
3.3    上（下）料系统
 

下料系统与该结构类似。
4.0 公用设施及安全
4.1 电力
三相220V，50Hz+地线；
机器人约3KW；上下料系统约1KW。
4.2 压缩空气
压力≥0.5MPa，流量>10L/min
4.3 接地
机器人一级接地可靠。
4.4 安装环境
1）周围温度                    0~45°C（不带空调）；0~60°C（带控制柜工业空调）
2）周围湿度一般不高于75%RH，无结霜
短时间（不超过一个月）不超过95%RH，无结霜
3）震动不大于0.5G
4）其他无强无线电等干扰
4.5 安全
1）机器人工作范围内，禁止操作者进入，禁止操作者和机器人在共同作业地域内同时工作。
2）机器人工作范围周围设置封闭式安全围栏。
3）进入封闭式安全围栏内作业的人员必须安全培训，维护门上的安全开关的作用和动作视同紧急停止。
4）系统各可操作的控制器设置在安全围栏以外。
5）机器人的自动启动、再启动和手动操作时，必须确认必要的操作条件。
6）其他的安全条件必须满足国家法律的有关规定。
7）其他的安全条件必须满足用户公司的有关企业安全规定。
5 内部调试
在系统发送到贵司工厂前，我方将进行内部安装调试工程，此系统将完全组建并测试，这将大大地降低现场系统安装及调试的时间及费用。
内部安装调试范围
    机械结构
    测试电、机、控制、安装及安全单元
    PLC软件测试
    系统联机
    基于仿真确认机器人的程序逻辑