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一、自動化改造前的相關(guān)信息

目標(biāo)：用機器人給四臺數(shù)控機床自動上下料，全程無人參與加工。

加工工件：調(diào)心滾子軸承內(nèi)圈，內(nèi)徑∮260mm，外徑∮330mm,重量為30KG。

機床數(shù)量：四臺磨床+三臺退磁清洗機

工件的加工節(jié)拍：180S/件

加工工藝流程：內(nèi)圈外徑磨——退磁清洗——內(nèi)圈雙滾道磨——退磁清洗——內(nèi)圈內(nèi)徑磨——退磁清洗——超精滾道

二、自動線設(shè)計布局

根據(jù)已知信息，從占地面積及工藝流程的流暢性和可行性進行分析，作出了以下比較合理的布局方式，如下圖：

圖中OP10為內(nèi)圈外徑磨，OP20為內(nèi)圈雙滾道磨，OP30為內(nèi)圈內(nèi)徑磨，OP40為超精滾道。

三、夾爪設(shè)計具體方案

 結(jié)合具體的工作情況，本設(shè)計采用連桿杠桿式的手爪。驅(qū)動活塞往復(fù)移動，通過活塞桿端部齒條，中間齒條及扇形齒條使手指張開或閉合。手指的最小開度由加工工件的直徑來調(diào)定。本設(shè)計按照工件的直徑為330mm來設(shè)計。手爪的具體結(jié)構(gòu)形式如下圖所示：

四、機器人選型

因六軸機器人的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)很成熟，直接采購比自己開發(fā)的機器人會更可靠更便宜，故機器人只需要在知名品牌中選型并購買即可，無需自己設(shè)計。

為了提高機器人給機床上下料的效率，在機器人的第六軸上安裝兩個夾爪，可以同時夾持兩個工件。機器人首先從上料倉抓取一個待加工的毛坯，當(dāng)機床加工完畢后打開門，機器人進入機床內(nèi)，用空的夾爪將加工好的工件取下來，然后旋轉(zhuǎn)180度，將毛坯件裝到機床夾具上，最后退出機床。在上下料的過程中動作一貫相連，提高了自動上下料的效率。

當(dāng)兩個夾爪都夾持工件時，機器人所承受的負載最大，所以在機器人的選型過程中，一定要注意機器人的負載能力，另外還要看機器人最大的活動范圍是否可以覆蓋機器人搬運的目的地點。

根據(jù)負載情況查看相關(guān)機器人生產(chǎn)廠家的選型手冊，我們選165公斤的工業(yè)機器人單機。

五、機器人外部軸設(shè)計

通過了增加機器人外部軸行走機構(gòu)，實現(xiàn)了一臺機器人多工位操作，從而大大提高了機器人的利用率，降低設(shè)備的投入成本。

行走機構(gòu)主要是由移動板部分和行走機構(gòu)底座部分組成，移動板部分上的伺服電機由配備該設(shè)備的機器人控制柜進行控制，該部分可以實現(xiàn)機器人的直線運動，從而實現(xiàn)在同工位之間的切換，該部分被稱作機器人的外部追加直線軸。直線行走的工作原理是由安裝在移動板上的伺服電機通過行星減速機驅(qū)動齒輪齒條，使移動板上的六軸機器人可以精確的到達第七軸上的任意位置點。

如下圖所示：

機器人的直線行走由兩條平行的滑軌帶四個安裝滑塊進行導(dǎo)向，確保移動位置的精度。通過計算可得到機器人加上移動板及其他結(jié)構(gòu)件的總重量約為1.6T，根據(jù)滑軌的參數(shù)分析，選擇滑軌寬度為45mm系列。從以往的設(shè)計經(jīng)驗來看，齒輪齒條的模數(shù)暫時取m=3，齒數(shù)取z=25，在此場合下強度應(yīng)該足夠。

標(biāo)準(zhǔn)件的選型確定后，即可根據(jù)其安裝尺寸進行其余的結(jié)構(gòu)件設(shè)計。之后再進行一些相關(guān)的校核工作，比如齒輪齒條的校核等。

機器人的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計好后，接著就要設(shè)計后面的上料倉，外圍的防護欄等。

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