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1、简介 本文介绍巨能机器人为某水泵生产厂家设计的自动化无人加工工厂的 方案 自动化工厂由水泵端盖组件生产线 内外轴承组件生产线和水泵座 生产线 3 条线组合在一起 按照 30 米跨的厂房规格进行设计 厂房头部和 两侧预留 4 米宽的通道 中间为生产线主体 生产线宽度 22 米 长 63 米 生产线的一端设置有集中的工件收集和检测区 对加工完成的零件进行检 测和零件中转管理 作为对方案的验证 巨能机器人试生产了一条水泵端 盖的生产线 如图 1 经过实际的加工验证 完全达到了设计的要求 生产线为全自动运转模式 采用现场总线 CC LINK 技术 对线上的设 备进行实时控制和实时监控 并设有总控室对全
2、线的生产状态进行掌控 生产线的现场设置大屏幕实时显示生产线状态信息 现场总线 CC LINK Control Communication Link 技术融合了控制与信息处理的现场总线 技术是一种省配线 信息化的网络 它不但具备高实时性 分散控制 与 智能设备通信 RAS 等功能 而且依靠与诸多现场设备制造厂商的紧密联 系 提供开放式的环境 由于 CC Link 可以直接连接各种流量计 电磁阀 温控仪等现场设备 降低了配线成本 并且便于接线设计的更改 通过中 继器可以在 4 3 公里以内保持 10M 的高速通讯速度 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
3、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 CC Link 是一个以 设备层为主的网络 同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层 2005 年 7 月 CC Link 被中国国家标准委员会批准为中国国家标准指导性技 术文件 自动化工厂的总控室不仅可以监控和管理生产线的状态 也可以通过现 场总线技术连接到工厂的空调 空压 电力等辅助系统 实现真正意义上 的对整个工厂运转的监控和管理 真诚提供科学的技术提案 第 2 页 共 10 页 图 1 水泵端盖生产线的一角 真诚提供科学的技术提案 第 3 页 共 10 页 图 2 全自动方案的工艺布置整体图 真诚提供科学的技术提案 第
4、 4 页 共 10 页 工艺方案设计 自动化生产工厂的生产纲领是年产 20 万件 生产节拍为 1 分钟一组 套件 水泵端盖组件生产线中水泵端盖部分有三条相同的支线 如果有其 中一条出现故障 其他两条可以继续工作 整个生产线不会停下来 相同 的设计也用在了水泵座的生产线上 也采用了两条相同配置的支线结构 1 水泵端盖组件生产线 水泵端盖组件生产线构成包含水泵端盖支线 压环支线 组件支线 集 中托盘料道 抽检工位 压装工位 打标工位 工件输出料道 工件检测 区 试漏区 包装区等 1 1 水泵端盖支线的工艺过程 线的布置按照水泵端盖 压环和组件的顺序构成 如图 2 水泵端盖零 件单线的节拍为 3 分
5、钟 3 条线平均下来的节拍为 1 分钟 满足年产 20 万 件的要求 每条支线配备一个 20 位料仓 可以一次填装 100 个零件 按照 3 分钟的节拍 单次填装可以连续工作 5 个小时 水泵端盖毛坯由 2 门式机器人的机械手从 1 自动料仓中抓取 出来 快进到第一工序的车床 OP10 的工件等待区 当 OP10 车床完成 第一工序 OP10 加工后 机器人进入到车床内部 定点到工件交换区 先将加工完成的零件卸下 机械手头部转动 90 后将毛坯件送到车床卡 盘中 然后退出车床 快进到 5 翻转工位 该工位完成零件的翻转 180 动作 机器人抓取翻转后的零件快进到第二工序的车床 OP20 的工
6、件等待区 当车床完成零件的第二工序 OP20 的加工后 执行和第一工 序相同的动作 将零件进行交换 然后机器人将第二工序完成的零件放 到 6 输送托盘上 托盘上有定位装置 将零件进行中心定位 输送 托盘将零件输送至加 9 加工中心的上料位置 需要上料时由 8 门 式机器人抓取 快进到 7 角定位工位完成零件的角向定位 然后由 机械手抓取 送到加工中心的工件等待区 加工中心工序完成零件的第 三工序 OP30 的加工 第三工序有三个工位 一次装夹后全部 3 个工位 的加工 当需要上料时 先移动到 OP30 的第一工位和加工完成的零件 进行交换 然后放到翻转工位进行翻转 180 再将翻转后的零件与第
7、 二个工位的零件进行交换 以此类推和其他2 个工位依次进行零件交换 最后把全部加工完成的零件放入到 10 工件清理工位进行清理 然后 放到 31 集中输送托盘上 至此水泵端盖零件的全部工序完成 真诚提供科学的技术提案 第 5 页 共 10 页 图 3 1 2 压环支线的工艺过程 压环支线生产节拍为 1 分钟 配备一个 6 工位的料仓 可以一次装填 300 个零件 单次填装可以连续工作 5 个小时 关于压环的加工 也是分两道 工序 使用机器人进行装卸 同时在第一工序切断时 我们使用尾座做为 辅助机构 即先用尾座撑住准备切断的部分后再进行切断 压环采用 5 个 零件共用一段毛坯料 第一序车床连续加
8、工 5 个零件后 再由机器人进行 上料 继续下一个循环的加工 当第一序车床 OP10 完成一个压环的第一工 序 OP10 加工后 22 尾座气爪移动到工件加工区 内撑卡住压环零件 与主轴一起旋转 机床刀具进行切断加工 然后尾座气爪移开 23 门式 机器人的机器人水平旋转 180 后进入到车床内部 与尾座气爪进行工件交 换 然后退出机床 车床 OP10 开始进行下一零件的加工 机器人同时快进 到第二序车床 OP20 的待加工区 水平旋转 180 垂直旋转 90 当第二 序车床加工完成后 机器人进入到车床内部进行工件交换 完成后进入 26 零件件的清洗工位 对零件进行清理 之后放到 31 集中输送
9、托盘上的 有水泵端盖零件和压装工位定位夹具的托盘上 然后机器人回到起始的等 待位置 托盘和定位夹具一起移动到压装工位进行压装 压装工位的传感 器进行测量 不合格的零件丢入收集箱 合格的零件进入打标工位进行打 标后进入下一工位 水泵端盖零件在进入压装工位之前有抽检工位进行质 量控制 真诚提供科学的技术提案 第 6 页 共 10 页 图 4 1 3 水泵端盖组件支线的工艺过程 水泵端盖组件支线的生产节拍是 1 分钟 直接从 31 集中托盘上取料 不需要料仓 可以连续工作 水泵端盖和压环加工完毕后还需要进行压装 压装完毕的工件 水泵端盖组件 还需要进行环形槽部分的挤压和内孔部 分的精车 考虑到压装和
10、挤压变形 内孔配合尺寸必须要再精车一次 由 41 门式机器人从 31 集中料道的托盘上取料 快进到车床的待加工 区 当车床完成加工后 进入到车床与加工完成的零件进行交换 然后将 加工完成的零件放到 130 检漏工位 由工件由检漏设备压紧 并通上接 头打压试漏 对不合格的零件输出到不合格零件收集箱 合格的零件推入 到 45 输出料道上输送到工件收集区 进行最终检测和收集 至此水泵 端盖组件的全部工序完成 图 5 2 内外轴承组件生产线 内外轴承组件生产线由触点支线 内轴承支线 外轴承支线和和集中工 件检测收集区构成 线的布置按照触点支线 内轴承支线 外轴承支线的 顺序构成 如图 2 2 1 触点
11、支线的工艺过程 节拍为 20 秒 满足年产 60 万件的要求 一个内轴承上需要焊接 3 个触点 配备一个棒料输送机 单次填装可以连续工作 10 个小时以上 真诚提供科学的技术提案 第 7 页 共 10 页 采用专用的自动切割机自动上料 用成型刀具加工端面的圆锥面 锯片刀 具切断 棒料输送机将成型的把棒料直接送到自动切割机中进行切断 在 每个零件的切断之前由成型刀进行锥面的加工 加工完成后由 57 输送 入到 58 输送机 最后进入到下一工序的焊接工位上料器中 图 6 2 2 外轴承零件支线的工艺过程 外轴承零件支线的生产节拍是 1 分钟 满足年产 20 万件的要求 配备 一个棒料输送机 单次装
12、填可以连续工作 10 个小时以上 棒料输送机将外轴承零件的环棒料送入车床进行第一个工序 OP10 的加工 加工完成后 71 尾座气爪移动到加工区 内撑夹持外轴承 与 主轴一起旋转 机床进行切断加工 切断之后尾座气爪移开 71 门式机 器人的机械手进入机床将尾座气爪上的零件取走 放到焊接工位的上料区 焊接工位的机器人将外轴承零件抓取到焊接工位并定位 并将由触点支线 输送过来的触点焊接到外轴承上 焊接完成后由焊接工位的机器人将零件 放到第三工序的上料区 由 75 门式机器人和第三序车床 OP30 和第四序 车床 OP40 完成剩下两序的加工 第三序和第四序之间有翻转工位进行翻 转 加工全部完成的零
13、件进入 79 输出料道输送到工件收集区进行收集 和检查 图 7 2 3 内轴承零件支线的工艺过程 内轴承零件支线的生产节拍是 1 分钟 满足年产 20 万件的要求 配备 真诚提供科学的技术提案 第 8 页 共 10 页 一个棒料输送机 单次装填可以连续工作 10 个小时以上 棒料输送机将内轴承零件的环棒料送入车床进行第一个工序 OP10 的加工 加工完成后 89 尾座气爪移动到加工区 内撑夹持外轴承 与 主轴一起旋转 机床进行切断加工 切断之后尾座气爪移开 90 门式机 器人的机器人进入机床将尾座气爪上的零件取走 放入第二序车床完成剩 下工序的加工 加工全部完成的零件进入 93 输出料道 输送
14、到工件收 集区进行收集和检查 至此内外轴承组件的全部工序完成 图 8 3 水泵座生产线 水泵座生产线构成包含水泵座生产线 工件输出料道 工件检测区 包装区等 如图 2 3 1 水泵座生产线的工艺过程 水泵座生产线有两条相同的支线构成 单条支线的节拍为 2 分钟 两条 线平均下来的生产节拍是 1 分钟 满足年产 20 万件的要求 每个支线配备 20P 的料仓 单次填装可以连续工作 12 个小时以上 水泵座毛坯由 104 门式机器人从 103 自动料仓中抓取出来 快进到第一工序的车床 OP10 的工件等待区 当车床完成第一工序 OP10 加 工后 机器人进入到车床内部 定点到工件交换区 先将加工完
15、成的零件 卸下 机器人头部转动 90 后将毛坯件送到车床卡盘中 然后退出车床 快进到 107 翻转工位 翻转工位完成零件的翻转 180 动作 机器人抓 取翻转后的零件快进到第二工序的车床的工件等待区 当第二序车床完成 零件的第二工序 OP20 的加工后 执行和第一工序相同的动作 将零件进行 交换 然后机器人将第二工序完成的零件放到 108 输送托盘上 输送托 盘移动到加工中心序的上料位置 当需要上料时由 109 门式机器人的机 器人抓取 进行 OP30 工序的两个工位的加工 期间两个工位需要交换工件 时经过 110 翻转工位进行翻转 然后再由机器人进行装夹 最后由机器 人将完成的工件放入到 1
16、12 工件清理工位进行清理 然后放到 114 输出料道上 输送到工件收集区进行收集和检查 至此水泵座零件的全部 工序完成 真诚提供科学的技术提案 第 9 页 共 10 页 图 9 4 生产线总控系统和零件转运仓库 生产线采用现场总线技术 对线上的设备进行实时监控 并设有总控室 图 10 对全线的生产状态进行掌控 生产线的现场设置大屏幕 图 11 实时显示生产线状态信息 生产线的一端设置有集中的工件收集和检测区 图 10 对加工完成的零件进行检测和零件中转管理 设备运转的运转状态通过远程的工控机进行收集 利用模态组件进行集 中收集 整理和显示 对设备运转状态进行分析 并提出预警及警报信息 真诚提供科学的技术提案 第 10 页 共 10 页 图 10 图 11 总结 自动化工厂采用了模块化和现场总线的设计思路 每条生产支线按照工 序分成各个独立的单元模块 各个模块之间通过现场总线 CC Link 共享信 息 模块之间相互彼此独立 各个模块可以独立运转 同一单元内的机器 人和机床也采用分离式的控制 相互各不影响 即使机器人出现故障 机 床也可以继续运转 就连中转的料道也设计成独立控制的形式
