直角坐標(biāo)機(jī)器人在汽車變速箱同步器零件生產(chǎn)線中的應(yīng)用

摘要：本文通過案例設(shè)計，闡述了門式機(jī)器人在汽車零部件無人化自動運(yùn)轉(zhuǎn)的成功運(yùn)用，內(nèi)容主要包括門式機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，自動線運(yùn)轉(zhuǎn)工藝過程，模塊式雙頭手爪等。
　　寧夏巨能機(jī)器人最新開發(fā)的巨人-Giant系列“獨(dú)立控制門式機(jī)器人模塊”，可以進(jìn)行多種形式的組合，組成多臺聯(lián)機(jī)的生產(chǎn)線，本文將介紹G20機(jī)器人模塊在汽車變速箱同步器生產(chǎn)線中的應(yīng)用案例。 
　　獨(dú)立控制門式機(jī)器人模塊內(nèi)容包括：立柱，橫梁，豎梁，托架體，控制系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，自動托盤站系統(tǒng)，上下料倉系統(tǒng)，手爪系統(tǒng)等等，各模塊在機(jī)械上彼此相對獨(dú)立，控制上也是獨(dú)立的，可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行任意組合而不需要重新設(shè)計和制造。機(jī)器人的機(jī)械手可以是單頭的，也可以是并聯(lián)在一起的雙頭結(jié)構(gòu)，或是獨(dú)立的雙機(jī)器人結(jié)構(gòu)。本文介紹G20組成的并聯(lián)雙頭機(jī)械手的案例（圖1）。 

圖1 汽車變速箱同步器生產(chǎn)線全景

　　汽車變速箱同步器自動線的加工部分由四臺移動立柱式立式加工中心組成，用于加工8種不同規(guī)格的零件，加工采用四軸轉(zhuǎn)臺卡具一次裝卡加工完成，期間在整線末尾有一個檢測工位（圖2），用于分別對四臺機(jī)床加工的零件進(jìn)行檢測，檢測采用抽檢的方式，由程序設(shè)定抽檢的間隔，然后由機(jī)器人將需要抽檢的零件放置到檢測臺上，檢測臺上的氣缸將零件送出線外，由人工完成檢測后再放入到線上。整條線由一臺機(jī)器人完成上下料，采用巨能機(jī)器人專門針對門式機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)的專用控制系統(tǒng)（圖3），該系統(tǒng)采用EIA和宏程序編程的方式，可以非常靈活地調(diào)整整線的運(yùn)行邏輯，操縱機(jī)器人的運(yùn)行就像和編制機(jī)床切削程序一樣簡單。該機(jī)器人由兩個并聯(lián)的機(jī)械手（兩個豎軸）組成（圖4），其中一個豎軸是專門負(fù)責(zé)上料的機(jī)械手LH，另一個是專門負(fù)責(zé)下料的機(jī)械手UH，每個機(jī)械手上都有兩個手爪，一個機(jī)械手可同時裝卡2個工件。G20機(jī)器人在上下料時每個機(jī)械手分別進(jìn)入機(jī)床或上下料區(qū)域進(jìn)行工件抓取或裝夾，每次每個LH/UH機(jī)械手都要退到機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)定的安全區(qū)域后，機(jī)器人再重新定位，執(zhí)行另一個機(jī)械手的動作。UH機(jī)械手裝夾工件時的狀態(tài)見圖5。 

圖2 檢測工位  

圖3 獨(dú)立的電控系統(tǒng)

　　　 
圖4 機(jī)械人包含兩個機(jī)械手（兩個豎軸）　       圖5 機(jī)械手裝夾工件時的狀態(tài)

                                    圖6 機(jī)械手的托板
　　G20機(jī)器人模塊雙頭并聯(lián)的實(shí)現(xiàn)也采用了模塊化的設(shè)計，兩個LH/UH機(jī)械手的托板采用了完全對稱的設(shè)計，除托板零件本身外，其他的零件可以全部互換（圖6）。驅(qū)動橫軸（B軸）的電機(jī)可以有3種布置方式（圖7中紅色方框的位置）：①放在LH機(jī)械手的托板上；②放在UH機(jī)械手的托板上；③放置在兩個托板的中間位置。LH機(jī)械手或UH機(jī)械手如果需要獨(dú)立驅(qū)動時，可以放置在 ①或③的位置上，這樣就變成了單頭機(jī)器人或兩個獨(dú)立的機(jī)器人共用一個橫梁：雙機(jī)器人。如果需要LH機(jī)械手和UH機(jī)械手并聯(lián)時，就可以放在①、②、③任意一個位置，變成了并聯(lián)的雙頭機(jī)器人。所以G20機(jī)器人可以隨意組合成單頭機(jī)器人、并聯(lián)雙頭機(jī)器人和雙機(jī)器人，這是巨能機(jī)器人對模塊化設(shè)計的一種理念。 

圖7 驅(qū)動橫軸的電機(jī)的3 種布置方式

結(jié)束語： 

　　G20門式機(jī)器人在汽車零部件自動化加工方面的成功應(yīng)用，大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了人力資源成本，減少人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，同時打破了國外機(jī)床廠家在此類自動化方面的壟斷。