在机器人单元中处理部件

当一个车间在其数控加工操作中实现机器人单元时，目标很明确:通过更好的主轴利用率、更有效地使用劳动力和更稳定的生产来节省资金。事实上，机器人机器护理可以降低公司在一台机器上的劳动力成本90%以上。但是，要使一个系统在任何给定的生产环境中有效地工作需要一些仔细的计划，而确定工件如何在整个机器人单元中移动是该过程的主要组成部分。

机器人集成商如生产力公司(明尼阿波利斯，明尼苏达州)提供有价值的服务，作为必要的规划和实施过程的有效供应商。生产力成立于1968年，其核心业务是销售数控机床，一直在帮助客户使用发那科机器人实现精密加工过程的自动化。经过稳步增长，公司目前正在增加超过20,000平方英尺的额外空间，提高申请能力
机器人技术。

生产力自动化组经理唐·恩格斯说:“当人们考虑购买一个机器人单元时，他们当然会想到机器人，但其他经常被忽视的重要东西还有抓手、门卫、开门器、工作夹具、进料和出料部件、视觉系统、以及机械和电子元件的全面集成。”他补充说，规划单元的一个重要部分是确定必须运行的工件的配置需求。简单的机器人系统通常更多功能，易于安装新部件，最终的正常运行时间更高。”随着复杂性的增加，转换时间也在增加。部分混合的变化也变得更加困难。

移动工件

不同的部件处理方法可以用来在整个机器人单元中移动部件。第一步是把材料运到手术现场。有时棒材给料机可以为主轴提供连续的物料，但通常需要输送系统、嵌套托盘、垂直堆垛或抽屉单元将毛坯、锻件或铸件带入操作。Don解释道:“生产率通常使用传送带和发那科强大的‘iRVision’2D视觉系统来引导机器人到达一层随机间隔的部件。”

一旦机器人可以接触到工件，机器人就必须知道在哪里找到它并能够将它拿起来。在较简单的单元中，精确地放置在传送带或托盘上(以及机器人的适当编程)是机器人找到工件的关键。先进的视觉系统允许更复杂的部件定位，但当试图将部件从箱子的角落中取出时，或者当意想不到的物品在部件的混合中掉落时，这个过程会出现其他问题。

“臂端”工具组件是单元设计的重要组成部分。生产率试图使用商业上可用的组件，但定制设计是非常普遍的。通常，可以简单地更换手指来补偿这些定制需求。夹具也可以用来补偿不同的零件设计。这些夹具提供了一个共同的工装点，消除了为每个零件设计特定手指的需要。有时，手指传感器用来指示手指是打开还是关闭，以提供一个明确的指示，说明有一个部件在夹钳中。

当毛坯被送到机器时，之前的工件必须被移除。因此，通常在一次操作中使用第二个夹持头来进行交换。通常在放置下一个毛坯之前，还会使用吹气机构来清洁夹具。必须考虑必要的臂端工具的间隙，以及工作区域内可能存在的多个工件。

根据唐的说法，自动化最重要的一个考虑是控制过程中制造的芯片。他解释道:“你不会想要有很长的线来覆盖所有的东西。”“甚至在实现自动化之前，我们都要确保通过速度、进料和断屑器对芯片进行优化控制。”

当成品出来时，它被放置在出料机构上，通常是一个传送带。零部件通常也会在出厂时装盘。然后这些部件可以被运输到任何数量的操作，从清洗到检查再到包装。根据单元格本身包含的特性，许多操作也可以自动化。

一个坚实的例子

生产力公司与万纳工程公司(Wanner Engineering, Minneapolis, Minnesota)密切合作，使用该公司的高压泵为自己的高压冷却系统。万纳工程公司生产的泵的压力最高可达2500psi。生产中心在Wanner安装了一个机器人单元，其中包括一个Fanuc M16iB六轴机器人和一个Nakamura-Tome WT-150数控双轴车床(请参阅本文末尾的“了解更多”以获得单元视频的链接)。细胞使用传送带而不是托盘进饲料，但它有一个灵活的擒纵系统。唐说:“我们公司安装的输送机比其他任何系统都多。人们喜欢它们是因为它们简单。如果需要一个视觉系统，我们只需在传送带上添加一束光作为终点。传送带将零件带进摄像机的视野，拍摄一张图像，然后机器人被引导去捡起零件。”

虽然大约90%的生产力安装的系统上有视觉系统，但Wanner的没有。这是一个相当基本的系统。批次大小在100个左右，大约有60个不同的部件编号，该公司运行在整个单元。虽然转换的次数很多，但每次只需要大约15分钟。

其中一个例子是一个运动凸轮(用于高压泵内部)，它的大小、角度和偏移量取决于其相应的泵尺寸和流量。用12L14钢制造的这个家庭每年要制造11个零件中的每个零件大约2500个。在进牢房之前，从12英尺高的巴斯托克上锯下2到19.5磅重的弹片。

锯切的毛坯通过对齐分配器装载三宽，这为机器人定位毛坯和拾取毛坯提供了适当的间隔。向前/向后放置不是关键，只需要足够的空间从一个到另一个，让机器人手臂下来并抓住部件。在进料输送机的末端有三个接近开关，在每个通道的中心，当空白部分接近时开关打开。一旦这些开关中的一个满足要求，进料停止，机器人就会收到信号，表明在该位置有一个空白，可以加载。当这部分被提起时，传送带再次向前移动，直到满足另一个开关。当机器人清空进料输送机时，操作员必须重新进货。

这个家族的大部分零件都是一次性完成的。家庭中最大的尺寸是例外，因为它们太长了，不能让机器人同时处理机器内部的空白和成品部分。在5分钟的切割周期后，机器人等待加载下一个空白。伺服驱动的开门器被激活，机器人将新的毛坯放在主轴上，将成品从副主轴上取下，并将该零件放在出料输送机上。

这个系列的部件不需要定制的部件处理夹具。在某些情况下，易碎的薄壁黄铜或铝制零件可能需要不同的处理方法。万纳机械加工部经理托德·贝林(Todd Bellin)表示，机器人上的标准抓手适合这些操作。“有时我们做的零件不能有爪印。然而，抛光对这些部件来说并不重要。我们仍然想要有吸引力的部分，但它们将被放进泵里，永远不会再被看到。”

机器人将完成的零件放在出料输送机上，用编号方案跟踪零件放置的位置(位置1、2或3)。一旦三个被放置在交叉，输出输送器移动到它的下一个位置。在输送机的末端，操作人员必须手动拆卸零件。需要进行第二次操作的较大部分最终被加载回进料，然后启动下一个程序。成品部件被运送到组装区安装到泵中。

贷款一只手

尽管万纳工程公司提供的例子相对简单，但它展示了规划机器人单元的战略思路，以及在整个操作过程中如何处理一个部件。更具体地说，在细胞的中心，机器人必须能够精确地处理工件。根据零件的形状，可以使用两爪、三爪或自定义夹具。虽然有不同类型的钳口，无论是真空钳口，钳套或电磁铁，唐解释说，气动钳口往往是最可靠的终身润滑脂。“它们对数百万次循环都有好处，不需要太多关注。真空钳容易被碎片覆盖，因为它们会吸入芯片和其他材料，随着时间的推移效果会变差。磁性夹钳有时会抓取其他不需要的材料，影响机器工作夹具的精度。”

但是，无论为自动化流程付出多少努力，在某些时候，人工干预总是必要的。操作员曾经执行过机器人的功能。有人一直在那里装载和卸载部件，很难保持一个真正稳定的输出。现在操作员仍然负责托盘的装卸和其他监督功能。细胞的组成部分永远不会休息，但它们也不会无限期地运行。必须有人跟踪零件质量、工具变化和意外问题。提高产量的一致性是一种受欢迎的回报，但运营商的贡献也不能被忽视。