生產線上下料機器人
一、 生產線要求
根據用戶技術要求，將生產輪轂的一、二道工序（共使用12臺數控臥式車床加工）通過機器人等方式組合到一起，實現全自動加工生產。
工序節拍（實際值）
*一工序加工時間：62秒；
第二工序加工時間：46秒；
二、設計思路敘述
將12臺機床分為兩條生產線，其中每條生產線有六臺設備，每三臺數控車床組成一個加工工序，并排列成一條直線。整條線分兩排排列（即3*2陣列），共四個工作位（取料口、*一工序工位、第二工序工位、出料口）。均采用上懸掛式設計，實現無人化全自動生產。（根據廠房空間位置定，也可采用其他排列方式）
生產線布置圖例：
為了節約生產時間，在每條生產線上設計有三套機械手，并聯工作，同時可以完成：取出待加工原料-------從*一工序轉第二工序----------回收成品。這些機械臂可以在上直線軌道中移動，也可以垂直移動，機械臂末端帶有一個兩工位的機械爪，通過系統自動控制。
注：以下圖片是本公司為某生產單位設計的上料生產線，該圖片和本方案中設計的上料機運行方式基本相同，只有方向排列不同。
生產線部分效果圖例：
三、工作流程介紹
由于本方案中三個機械手并聯，且同時工作，下面以1號工位的機械手動作流程為例講解：
系統啟動后，1號機械手從鏈式供料器上取出兩個待加工的原料（機械手前端有兩個工位），送往*一工序的1號工位，等待該工序加工完成后，1號機械手迅速取走1號工位的工件，同時將機械手另一個工位的原料裝在1號工位上；然后機械手將*一工序完成的工件送往第二工序的1號工位，在運送途中機械手完成工件180度的翻轉，到達第二工序1號工位后，機械手完成工件的裝載，并返回取料區取出一個待加工的工件，然后迅速趕回第二工序的1號工位。在接收到第二工序1號工位加工完成指令后，1號機械手迅速取出加工完成的工件，并送往成品輸出線。完成這一動作后，1號機械手快速到達*一工序的1號工位。在接收到*一工序1號工位加工完成指令后，1號機械手迅速取出1號工位完成的工件，并將另一工位上的原料裝入1號工位。
如此周而復始的有序工作。
詳見流程圖解：
（1號機械手一個工作周期）
四、主要技術參數
1) 行程：
X軸：水平移動（具體行程根據機床長度和間隔距離定）
Z軸：垂直移動（1650mm）
2) 運行參數
X軸*大移動速度：1500mm/s，具體值以實際優化為準；
Z軸*大移動速度：1200mm/s，具體值以實際優化為準；
運行加速度：水平方向：0.5G
垂直方向：1G
兩工位機械手動作時間：每個工位1.5s（理論值）；
重復定位精度：±0.1mm
理論生產速度：348個/h（兩條生產線） ；
3) 機械手負載
作用在垂直升降軸的負載小于等于80Kg；（估算）
五、 機械結構設計
1） 上料機設計
上料機采用鏈式輸送線結構，上一道工序處理完成后的工件放入鏈式輸送機上，傳送到提料口等待。該結構的設計方便上下工序的連接，傳送線上可安裝檢測系統，通過傳感器識別出不符合要求的產品（例如倒置等），并通過機械手剔除，避免影響生產線的秩序。
若該結構不能滿足用戶的需要，也可設計成多功能機器人供料。該功能作為一個靈活的版塊，很容易被擴展。
上料鏈式輸送機結構圖例：
2 ）上下料機器人結構設計
上下料機器人設計為懸掛式機構，機械臂可以在橫梁上做水平移動，同時機械手也可以做垂直移動。該結構設計節省空間， 執行速度較快，維護方便。
上下料機器人移動軌道采用高精密直線定位模組，傳動結構采用高精密齒輪齒條。動力系統采用高慣量交流伺服電機，功率在3KW左右（具體值需在設計時計算得出），電機自身帶有機械抱閘，并配置能耗制動單元，以保證設備在正常運行或故障時均不會出現危險；
3） 機械抓設計
手抓也叫端拾器，是機器人上*重要的一個外圍設備，其主要用途是設計在機器人手臂終端來完成各種動作和指令。該方案中機械手抓采用氣動驅動方式，利用機械能對工件進行夾持，通過壓縮空氣實現對機械手的打開，這種結構可以防止工件因機械手故障（氣源突然消失）而突然墜落造成的事故。機械手設置兩個工位，兩個工位可以自動旋轉，大大的節約時間。
機械手抓上端可安裝工件旋轉輔助機構。該機構采用模塊化設計，方便安裝拆卸，而且可根據用戶產品不同，設置不同旋轉角度，方便維護。旋轉機構可在機械臂移動過程中同時動作，節省生產時間。
4） 成品下料機設計
成品下料機可設計為移動小車，或者鏈式輸送線。移動小車屬于手動操作，成本較低，所占空間位置較小，使用方便；鏈式輸送線屬于自動回收，可以根據工藝要求，很輕松的連接到下一道工序。如果稍加改動，即可成為下一道工序的供料機。 |
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