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工业机器人与数控机床配合案例分析
来源:嘉台数控机床 | 作者:jiataishukong | 发布时间: 2023-03-24 | 554 次浏览 | 分享到:
FANUC机器人在电机外壳加工生产线上的应用过程采用机器人自动装卸技术和iRVision视觉系统,合理规划机器人运动轨迹,将工业机器人搬运技术与数控机床加工技术有机结合,实现自动装卸工件和自动码放加工成品,实现高精度、高效率、低成本的产品加工。

我们常说团结就是力量,只有相互配合,才能把工作做得更完美。这不仅适用于人类,与数控机床一样,工业机器人也需要相互配合,才能做好工作,提高工厂的生产效率。

所以我们要学习的是工业机器人和数控机床是如何配合工作的?以FANUC机器人为例。

FANUC机器人在电机外壳加工生产线上的应用过程采用机器人自动装卸技术和iRVision视觉系统,合理规划机器人运动轨迹,将工业机器人搬运技术与数控机床加工技术有机结合,实现自动装卸工件和自动码放加工成品,实现高精度、高效率、低成本的产品加工。

1、FANUC机器人

FANUCRobotM配备了两条自动加工生产线-FANUC伺服电机是20iA搬运系统中的机器人之一,用作行走机器人R1αiF12/3000控制,通过精密减速器、齿轮和齿条传动,重复精度高,可轻松适应导轨两侧机床布置的方案。

主要用于毛坯工件的抓取、机床上料、加工工艺间工件的抓取、加工成品的拆除和运输。

另一台固定机器人R2结合FANUC独特的智能机器人技术(iRVision视觉功能),用于下料,并将成品放入料筐中。

FANUCRobotM-20ia机器人每个环节的每个组合都是一个关节点或坐标系,其形状和位置如下图所示。

2、自动加工线设备布置

电机外壳由上料输送带和下料输送带自动加工生产线(iRVision视觉系统分别配置)、行走机器人R1(导轨式)、固定机器人R2、由两个VM850立式加工中心、一个CLX360数控车床、成品料筐和系统控制柜组成,各设备布置如下图所示。

3、数控加工工艺

工件为电机外壳,如下图所示,材料为ADC12铝合金。加工内容包括端面铣削钻孔、攻螺纹和内孔切割。

零件加工工艺内容分布如下:

(1)VM850立式加工中心1进行M4螺纹底孔钻孔、M4螺纹攻击螺纹和铣削外圆凸台加工,如下图所示。

(2)VM850加工中心2钻6个φ5.如下图所示,加工5mm的通孔和孔口倒角工艺。

(3)CLX360数控车床加工内孔、台阶孔、孔倒角,如下图所示。

此外,还需要设计专用夹具,加工中心夹具采用内夹法,数控车床采用外夹法。

4、机器人自动上下料动作设计

机器人气动手爪部件是根据工件的外观特点设计的,包括气动、传感器和机械部件。工件加工工艺如下:

①上料传送带上放置了毛坯工件。

②行走机器人R1复合爪抓取空白工件,行走到加工中心,将工件安装在加工中心的专用夹具上,如下图所示。

③加工中心1加工完成后,行走机器人R1复合爪取下工件,行走到加工中心2位置,将工件安装在加工中心2的专用夹具上,如下图所示。

④加工中心2加工完成后,行走机器人R1将工件取下至数控车床,并将工件安装在专用夹具上,如图9所示。工件加工完成后,取下工件,机器人行走到工件翻转台进行工件翻转和交换,如下图所示。

⑤翻转台交换工件后,机器人R1将加工成品放置在下料传送带上,如图11所示,机器人R2将工件下料,自动码放置在成品料筐中,如下图所示。

到目前为止,一个完整的加工过程已经结束。每个加工过程都有相应的节奏。调整数控加工程序和机器人动作程序后,可以实现数控机床加工与机器人上下材料的完美结合。

5、专用夹具设计

根据三台数控机床各自的加工工艺任务,设计了三套组合气动夹具,介绍如下。

(1)立式加工中心1专用夹具:立式加工中心1钻孔攻击,如下图所示。

(2)立式加工中心2专用夹具:立式加工中心2钻6个φ5.5mm通孔、孔口倒角工艺加工,采用气动三爪自定心卡盘夹紧工件,采用两个弹性V块定向夹具,如下图所示。

1.启动卡盘2.支承块3.弹性V形块4.特制卡爪

(3)数控车床专用夹具:数控车床采用内孔、台阶孔、孔口倒角工艺加工,设计夹具一侧两销定位工件,夹紧气动旋转夹具。

6、机器人、PLC与数控机床的界面

为保证机器人与数控机床的安全配合,应在机器人、PLC与数控机床之间建立安全可靠的通信连接。

在硬件方面,三者之间的相应输入和输出点通过屏蔽电缆连接。在软件方面,通过机器人专用软件和PLC接口,收集机床和机器人的当前状态,编制符合上下料逻辑的相应控制程序,最终实现数控机床与机器人的有效通信。

关键需要处理紧急停止信号、数控机床准备信号、机器人爪气动信号、数控机床夹具松动信号、安全门信号等。数控机床状态监测图如下图所示。

随着工业机器人的应用越来越广泛,应用技术也越来越高。因此,工业机器人自动给料机构作为数控机床的辅助部件,越来越受到机床制造商和用户的重视。

通过机器人与数控机床的紧密配合,保证了系统加工过程的紧密性,降低了工人的劳动强度,大大提高了工作效率,具有良好的应用价值。

探讨工业机器人与数控机床一体化发展的途径

近年来,机床行业整体市场规模萎缩、产能过剩等问题日益突出,机床工具行业正面临和经受到调整转型的严峻考验。自2011年以来,机床企业的净利润开始下降,整个机床行业都很沉默。与此同时,随着劳动力成本的上升和企业智能化的转型,机器人市场也很受欢迎。

事实上,与其他行业相比,机床行业进入机器人具有无与伦比的优势。机器人的关键应用是运动控制,运动控制是保证机床精度的重要因素。从这个角度来看,机床制造与机器人制造技术密切相关。

除了传统的焊接应用外,机器人还广泛应用于机床上下料、材料搬运码垛、抛光、喷涂、装配等领域。金属成型机床是机床工具的重要组成部分。成型加工通常与高劳动强度、噪声污染、金属粉尘等术语有关。高温、高湿度甚至污染的工作环境使该职位难以招聘。工业机器人与成型机床的集成不仅可以解决企业就业问题,还可以提高加工效率和安全性,提高加工精度。目前,它已成为一种巨大的发展趋势。

机床是生产机器部件的机器,简单地说,就是生产机器的机器。数控机床是机床的数字化和智能化,主要通过数控设备发出信号,控制机床根据图纸的要求,根据形状和尺寸,自动加工和生产零件。数控机床更好地解决了复杂、精密、小批量、多种零件的加工问题。直率地说,它是机械部件的生产,从手工到机械化,再到数字应用过程。

机器人是先进的高科技产品,伺服电机、驱动器、控制器、减速器等许多核心部件需要高精度机床生产,包括转盘、手臂、手臂、箱、手腕等关键部件也由机床完成,即使人工和机械能生产,也难以保证产品的精度。

核心或关键部件的任何误差都会影响机器人的运动和操作精度。特别是电子产品行业对机器人的要求非常严格。因此,只有确保关键技术和部件的准确性,机器人的应用和推广才能有技术和质量的基础。洛江区政府的这种做法将很好地促进机器人产品的生产,并在提到产品质量方面发挥重要的示范作用。

此外,未来中国机器人市场的快速增长可能是上述机床行业的关键原因之一。