巨能 由G系列门式机器人模块组成的无人加工系统

      机械设备自动化是这个世纪制造业发展的大趋势，机器人产业将是一个阳光产业，未来的世纪是机器人技术极度发展的世纪，人类将从单调繁杂的体力劳动中解脱出来，将从事更加富有创造性的工作。自动生产线和自动化程度高的加工设备已经成为今后制造工厂的一个发展趋势。单机自动化、整线自动化等自动上下料装置的应用将越来越广泛，这些装置将用于加工工件的自动上料下料、工件翻转、工件转序等工作，满足“快速、大批量生产的加工节拍”、“节省人力成本”、“提高生产效率”等要求。宁夏巨能机器人最新开发巨人-Giant系列“独立控制门式机器人模块”将为顾客提供更全面的服务。

1、G系列门式机器人模块

1.1 概述

      独立控制门式机器人采用模块化设计，可以进行多种形式的组合，组成多台联机的生产线。模块化的内容包括：立柱，横梁，竖梁，托架体，控制系统，润滑系统，自动托盘站系统，上下料仓系统，手爪系统等等，各模块在机械上彼此相对独立，控制上也是独立的，可以在一定范围内进行任意组合而不需要重新设计和制造，这套系统可以为车床、加工中心进行上下料，也可以为插齿机、磨床、清洗机等其他加工类别的设备进行上下料，使用G系列的机器人模块可以组建高性价比的自动化生产线系统。

1.2   G系列门式机器人模块的特点

   （1）独立龙门式设计。安装、调试可以与机床分开进行，机床部分只进行标准机的制造即可，机器人部分可以完全独立在机床之外进行，所以即使在顾客的现场也可以对已经购买的机床进行自动化的改造和升级；

   （2）模块化的机械手和横梁。可以对各类加工设备进行加装，而不需要分开规格进行多种类的制造；

   （3）机床可以采用门式机器人对应的机器人专用前门，也可以采用标准的自动门选项，即使是机床在制造过程中也可以随时加装机器人模块；

   （4）独立的料仓设计，可以选择旋转料仓和托盘料仓，这两种料仓都采用独立的控制系统，与机器人的主控制器之间只有简单的确认信号；

   （5）G系列机器人模块不依靠机床的控制器进行控制，而是采用独立的控制单元，机器人故障时只需调整和维修机器人，而不影响机床的正常运转。有多种控制器可供选择，可以选择三菱的FA自动控制系统，也可以选择巨能机器人专门针对门式机器人系统开发的专用控制系统 。

   （6）采用FA自动控制系统，利用图形化的界面加强对自动化设备和节点的监控和控制。所有的系统状态和操作都可以通过触摸界面完成，而不需要其他的监控和输入设备，系统的重新设定也可以通过预置好的界面完成，简洁方便；

   （7）采用CC-link现场总线技术和阀岛模块，最大限度减少管线，方便排查故障。CC-link 具有性能卓越、应用广泛、使用简单、节省成本等突出优点，其不仅解决了工业现场配线复杂的问题，同时具有优异的抗噪性能和兼容性。阀岛不仅仅具有阀的功能，更是一个多功能终端，替代了体积庞大的电控箱，特别适合在机械手的运动部件上加装。

   （8）自动润滑系统，减少系统的故障率，减少维护时间;

1.3     G系列机器人模块的规格参数

2、由G系列机器人模块组成的无人自动加工系统（加工法兰盘的案例）：

      加工的零件是一种典型的法兰盘类零件，为其设计的自动生产线由2台数控车床和1台加工中心共计3台机床组成，2台车床共用一套G10系列的上下料机器人模块，1台加工中心配置一套G20系列的上下料机器人模块，整线配置一个自动的上料仓和一个自动的下料仓，车床线和加工中心线之间配置了一个双层自动托盘系统进行工序之间的联接，托盘系统还可以进行工序间的物料缓冲，这样既可以联接两个工序，又可以平衡两个工序之间的节拍差异。在加工中心序的前端配置了自动视觉识别装置，用于零件进入加工中心工序之前的角向定位。本方案实现对一个法兰零件的全自动加工，加工内容是法兰的两个侧面、内外圆、螺旋槽、端面的键槽和孔系等。由两台车床完成两个侧面、内外圆和外圆上螺旋槽的加工，其余的加工内容由一台加工中心来完成，法兰的螺旋槽是由带铣轴的车床工序完成的，因为螺旋槽和法兰端面的键槽和孔系有相位关系，所以车床工序完成后转入到加工中心工序前需要做相位识别找正，相位识别采用视觉识别的方式，找正采用伺服系统实现，整套系统是独立控制的。

2.1 法兰盘零件的加工过程

2.1.1 由G系列机器人模块组成的无人自动加工系统，最外面是防护栏，在线的最左面是上料仓，最右面是下料仓，线中间是负责物料转运的自动托盘系统，物料从左向右流转。

2.1.2   G10机器人为两台数控车床自动上下料,两台车床分别完成OP10和OP20的工序，在OP10和OP20工序之间配置有翻转用的工位，在OP20工序完成后由在线自动检测单元对零件工序间的质量进行控制。

2.1.3  G10机器人的机械手头部采用90°布置的双手爪设计（上料LH手爪和下料UH手爪），LH手爪从料仓中取料后，机械手进入到OP10工序的车床内部为其进行上下料，UH手爪将加工完成的零件取下，LH手爪将未加工的毛坯装夹到卡盘上，然后机机械手退出机床，OP10车床开始进入下一个加工循环。

2.1.4  G10机器人从OP10工序的车床退出后进入到两台车床中间的翻转工位，UH手爪将OP10工序完成的零件放入到翻转工位进行180°翻转，然后UH手爪夹持工件另外一端，退到安全距离后进入到OP20工序的车床待料区。当OP20车床完成加工后，G10机器人进入将OP20完成的零件取下，将OP10工序完成的零件装夹上，然后退出机床，OP20机床继续下一个加工循环。

2.1.5  G10机器人从OP20车床退出后，进入到自动检测单元。

      自动检测单元可以实现在线检测：

     （1）在线质量控制，将不合格的零件放入不合格零件放置区；

     （2）实时反馈补偿，检测结果反馈给机床，机床对刀具数据实时补正从而保证稳定的加工质量。

 2.1.6  G10机器人将完成检测的零件放入到车床线和加工中心线中间的自动转运和储料系统-双层自动托盘系统。自动托盘系统采用独立的控制，自动检测上料位和下料位，由自身的程序控制托盘的转运和储料，而且是完全独立于机器人和机床之外运行。

 2.1.7  G20机器人为一台双交换托盘的加工中心自动上下料，因为法兰的螺旋槽和法兰的端面键槽和孔系有相位关系需要做相位识别和找正，所以在进入到加工中心工序前设置有相位识别找正装置。由G20机器人模块组成的生产线的末端配置自动的下料仓。

 2.1.8  G20机器人从自动托盘系统的下料位抓取工件后，进入到自动视觉相位识别找正工位。相位识别找正工位采用视觉识别的方式，对由G20机械手放置在旋转台上的零件进行照相，经过图像识别软件系统处理后计算出转台应该旋转的角度，然后传送到伺服系统驱动电机进行动作，将零件转动到到指定的相位，该装置能有效保证工件在装夹时正确的相位。

2.1.9  经过相位找正后，G20机器人为配备双交换托盘的加工中心上下料。G20机器人的机械手头部同样采用90°布置的双手爪设计（上料LH手爪和下料UH手爪）。首先UH手爪将加工完成的零件取出，LH手爪将车序过来找正过的零件放入到夹具中，在机械手进行交换零件的过程中，加工中心继续对另一个工作台上的零件进行加工。

 2.1.10  G20机器人将加工完成的零件放入到自动的下料仓中，至此一个零件完整的加工循环结束。在整个加工过程中，不需要人员来调整和设定机床和机器人系统，是一个完整的无人加工系统。

3、总结

      单纯生产设备性能的提高，为提高生产效率所带来的贡献是非常有限的，只有制造模式和管理模式的变革，才能让生产效率得到飞跃式的提高。