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一、發(fā)動機缸體上下料機器人 
　　要求用一臺機器人同時給四臺加工中心進行上料和下料工作。從加工中心門開后14秒之內(nèi)要取下工作臺工裝上的缸體及換上要加工的缸體。整套系統(tǒng)還要有毛坯缸體供料線和下料線，全自動工作。水平軸的運行速度是2米/秒，而上下軸的運行速度要達到1米/秒。 
　　圖1和圖2分別是工作現(xiàn)場的機器人和要抓取得零件照片。其中水平運動軸的整體長度達到50米，采用SP300型號的直線運動單元。采用伺服電機配減速機作為驅(qū)動，采用齒輪齒條傳動。由于殼體的重量大體積大，不宜采用單上下運動軸雙手爪結構。為了保證14秒的卸裝節(jié)拍要求，采用雙Z軸及雙手爪方式。兩根Z軸的型號是AP200，它們一起隨X軸做水平運動，但可以單獨做垂直運動。

　　圖3是對重量輕些的發(fā)動機殼體自動上下料機器人現(xiàn)場照片。整套機器人總長達到了25米，分別對四臺機床進行上下料工作，同樣采用H型雙Z軸雙手爪結構。由于重量輕，Z軸選擇AP160。在機械強度上，搬運能力上，驅(qū)動能力，轉動慣量比等都留有較大的余量，確保機器人的剛性好，強度大，高速和低速都運行平穩(wěn)，加速和減速停止過程中不會產(chǎn)生晃動和爬行等。由于兩種機器人的結構和工作過程幾乎完全一樣，所以就介紹一些主要部分。 

機器人手爪： 

　　由于發(fā)動機缸體表面形狀特殊不平，采用大行程氣動雙指手爪。手爪閉合時手指能鉤住發(fā)動機缸體兩側的凹槽，增多摩擦系數(shù)，確保杠體能被平穩(wěn)抓起及運動，還能確保它的方位精度。通過兩側的凹槽勾取住發(fā)動機缸體，不會發(fā)生夾取時下滑的現(xiàn)象。 
　　手爪上帶有夾緊到位傳感器，手爪張開到位傳感器和手爪中有無殼體傳感器。確保抓取和放下零件的可靠性。手爪同時有斷氣保護機構，確保斷電，斷氣時，能保持一段時間內(nèi)夾住缸體，避免缸體突然從手爪中掉落下來。 

控制系統(tǒng)： 
　　兩種發(fā)動機殼體上下料機器人系統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用的是西門子的數(shù)控系統(tǒng)，西門子公司的伺服電機，扭卡特公司的精密行星減速機。整個控制系統(tǒng)帶有自動運行，手動操作運行，示教運行，診斷功能，單步運行等功能。不僅可靠性高，而且調(diào)式和編程方便。采用德國產(chǎn)傳感器，對一些關鍵位置都有傳感器，確保不會發(fā)生運動不到位，發(fā)生碰撞等。整套運動采用嚴格的依賴傳感器信號來運動，一些運動僅在有傳感器信號才可以，實現(xiàn)一些運動的互鎖，確保絕對安全，長期可靠工作。 

自動注油泵： 
　　由于上下料機器人必須高速運行，長期晝夜高效高頻率工作，水平軸和垂直軸的滑塊，齒輪齒條必須周期性定量注油。這樣才能保證機器人高速，低噪聲，長期運行。 

安全防護通道： 
　　上下料機器人的水平軸和垂直軸長期高速運動，快速抓取剛加工完的零件。這時的殼體上有切削液。不加以防護就會向四周飛濺。安全防護通道是U字形鋼板，它安裝在X軸前下方Z軸下面。安全防護通道僅在機床工作臺上方手爪上下運動，抓毛坯處，放置殼體處留有窗口，確保Z軸和手爪僅在特定位置能上下運動。這樣不僅可以防止切削液的飛濺，收集引導切削液，還能保護機床不受機器人誤動作和零件脫落對機床造成的損傷。 

檢修和維護通道： 
　　為了確保上下料機器人能長期，穩(wěn)定可靠地工作，要對機器人周期性檢查防護，保養(yǎng)。而機器人桁架及上門的水平運動軸通常很高，而上下運動軸的最高端可能要達到5米多高。為了維護的方案，在機器人桁架后面安裝一與機器人幾乎一樣長，大約1米寬，帶護欄的維護維修通道。以便維修保養(yǎng)人員在上面行走。為了方便維修保養(yǎng)人員的上下通常兩端配有上下用梯子。 

上下料工作過程： 
　　當我們要對一臺機床進行上下料時,我們可以采用一個Z軸及手爪抓取未加工的毛坯料，另一個Z軸及所帶的手爪處于空閑狀態(tài),整個機械手處于等待機床信號狀態(tài)。機械手接收到機床門開啟到位信號后，機械手空閑手爪運動到加工好的缸體上方，并下降及抓取加工好的缸體后。然后快速上升到機場門上方及移動一個小距離使另一個抓有毛坯的Z軸快速下降及把毛坯杠體放置到工作臺的工裝上。空手爪的Z軸快速上升到機床防護罩外面，通知機床關門及開始加工。整個取下杠體，換上新毛坯缸體及手爪運動出機床防護罩外面的時間小于14秒。到此完成了下料和上料過程。然后把剛取下的缸體放到下個工位上進行下道工序的加工或移放到下料處。到此完成一臺機床的全部上料和下料過程。由于一個機器人給多臺機床同時上下料，所以完成任意一臺機床的整個上下料過程不能超過30秒。