機器人在汽車零部件行業(yè)中的應用實例

陳文兵

摘 要：機器人在汽車及汽車零部件制造業(yè)應用比較廣，但用于壓縮機行業(yè)關鍵件的制造還是個嘗試。現(xiàn)在企業(yè)招工難、用人成本高，機器人作業(yè)將來很快會代替人工操作。

關鍵詞：機器人；汽車零部件行業(yè)；應用；自動化生產(chǎn)線

機器人作業(yè)自動化生產(chǎn)線具有高度柔性，調(diào)整比較方便，提高了設備的生產(chǎn)效率，節(jié)約了人力，降低了生產(chǎn)成本和操作工的勞動強度，由于機器人運動軌跡精確度高，所以要確保每次工件裝夾的一致性，使得加工的產(chǎn)品質(zhì)量得到有力保證。

下面是某公司利用現(xiàn)有機床改造，增加機器人上、下料的自動化生產(chǎn)線工作流程。

機器人上、下料自動化生產(chǎn)線簡圖

自動化生產(chǎn)線機器人動作流程：

機器人原點→1.取毛坯→2.規(guī)整→3.下料→4.沖洗卡盤→5.上料→6.放料→7.回原點→8.測量（抽檢）

1 取毛坯

當送料槽有工件可取，機器人從原點移動到送料槽，用1#手爪抓取待加工動盤，然后移動到工件規(guī)整臺上部，同時機器人發(fā)出指令，要求規(guī)整臺推、擰氣缸復位，機器人接收到氣缸復位信號后，才把工件放入規(guī)整臺。

關鍵技術：建立I/O信號站、機器人和放料槽之間的數(shù)據(jù)交換和信號傳遞。

2 規(guī)整

當規(guī)整臺檢測到有工件放入，根據(jù)機器人的指令，規(guī)整臺的氣缸動作，對工件進行推、擰動作，把工件規(guī)整到位，規(guī)整目的是保證工件抓取位置的一致性，機器人接收到規(guī)整到位信號后，換用2#手爪抓住工件（手爪材料為鋁質(zhì)，仿人手設計，具有輕巧靈活等特點），同時機器人發(fā)出“規(guī)整臺氣缸松開”信號，機器人確認規(guī)整臺氣缸松開后，機器人才移動把工件運送到機床邊，等機床卸載信號。

關鍵技術：建立I/O信號站、機器人和規(guī)整臺之間的數(shù)據(jù)交換和信號傳遞、規(guī)整位置的一致性。

3 下料

當機床把工件加工完后，發(fā)出卸載信號給機器人，機器人等機床門打開到位后，機器人手臂才進入機床抓住工件，同時發(fā)出“機床卡盤松開”信號，機器人確認卡盤已松開到位信號后，才移動把工件取出（取出前把工件內(nèi)的切屑液倒掉），同時發(fā)出“機床沖洗卡盤”指令。

關鍵技術：設立干擾區(qū)、機器人和機床之間數(shù)據(jù)交換和I/O信號處理、機床卸載程序編制。

4 沖洗卡盤

機床接收到“清洗卡盤”信號后，確認機器人在安全區(qū)域，機床自動關門到位，卡盤旋轉(zhuǎn)，切削液打開，自動沖洗卡盤（把卡盤上加工時留下的鋁屑沖掉），沖洗完后，機床自動打開門并發(fā)出“加載”信號給機器人。

關鍵技術：安全區(qū)域的確認、沖洗卡盤程序、數(shù)據(jù)交換和I/O信號處理。

5 上料

機器人接收到“加載”信號后，確認機床門已打開、并發(fā)出機床“卡盤松開”信號，等機床卡盤松開后，機器人手臂移動，用2#手爪把待加工動盤送到機床卡盤內(nèi)，機床檢測到機器人2#手爪在機床加載區(qū)域，機床尾座自動伸出把工件壓到位，機器人發(fā)出機床緊卡盤信號，等卡盤收緊、尾座退回后，機器人松開2#手爪，移動到機床外，同時發(fā)出加載完畢信號，機床開始加工動盤，機器人移動到放料槽。

關鍵技術：2#手爪在加載區(qū)域的確認、機器人和機床加載程序、數(shù)據(jù)交換和I/O信號處理，尾座及時伸出/縮回，動盤的安裝定位等。

6 放料

放料槽沒滿時，機器人才把加工好的動盤放下，并用手爪把放下的動盤往前推，在推過程中若檢測到放料槽滿了，機器人立即停止推動作，并發(fā)出聲光報警，提醒操作工把放料槽前面的工件拿走，機器人繼續(xù)把工件推到要求的位置，確保下個動盤有位置擺放，機器人返回原點，結束本次循環(huán)周期。

關鍵技術：機器人和放料槽數(shù)據(jù)交換和I/O信號處理，機器人放料程序。

7 測量（抽檢）

根據(jù)工藝要求，操作工對加工出的動盤進行抽檢（每50只檢1只，量儀檢測），確保產(chǎn)品的加工質(zhì)量，從加工到測量構成動盤自動化生產(chǎn)線的閉環(huán)回路。

7.1 自動化生產(chǎn)線主要創(chuàng)新點

（1） 利用現(xiàn)有的機床改造增加機器人上、下料，這樣在保證設備的可靠性及穩(wěn)定性的前提下，節(jié)約了大量的設備投入費用。

（2） 設備中升降軸、旋轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)及夾持部分設計中在保證強度的前提下，采用鋁合金材質(zhì)（如機械手爪等），這樣可以降低轉(zhuǎn)動慣量，提高設備的制動性和控制精度，具有運動軌跡精確等優(yōu)點。

（3） 設備控制采用計算機數(shù)字控制系統(tǒng)，具有運算速度快，控制精度高，柔性大，調(diào)整方便等優(yōu)點.技術含量高，提高了機械產(chǎn)品的加工水平。

7.2 技術指標及關鍵技術

7.2.1 技術指標及水平技術指標：

（1）驅(qū)動方式：機器人移動采用伺服電機閉環(huán)驅(qū)動，工件的夾持采用氣缸驅(qū)動。

（2）移動距離：機器人旋轉(zhuǎn)直徑3米。

（3）最大抓舉重量： 10kg

（4）定位精度：X/Y/Z方向：0.001mm，手臂旋轉(zhuǎn)精度：0.001度

（5）手臂遠端運動速度：36m/分

（6）機床X/Y/Z軸重復定位精度≤0.005mm

7.2.2 關鍵技術：以柔性關節(jié)為特點，360°全工作范圍的6關節(jié)型機器人，手臂可以按照程序模擬任意軌跡運動，避開障礙。

7.2.3 使用機器人后，效率和質(zhì)量等方面對比如下：

7.2.4 自動化生產(chǎn)線實施的意義

機器人在我司運用嘗到了甜頭，現(xiàn)在1人可以看護2臺設備，公司若采用三班倒，每天節(jié)約3個人，既緩解了企業(yè)用工成本的壓力，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和加工效率。

摘 要：機器人在汽車及汽車零部件制造業(yè)應用比較廣，但用于壓縮機行業(yè)關鍵件的制造還是個嘗試。現(xiàn)在企業(yè)招工難、用人成本高，機器人作業(yè)將來很快會代替人工操作。

關鍵詞：機器人；汽車零部件行業(yè)；應用；自動化生產(chǎn)線

機器人作業(yè)自動化生產(chǎn)線具有高度柔性，調(diào)整比較方便，提高了設備的生產(chǎn)效率，節(jié)約了人力，降低了生產(chǎn)成本和操作工的勞動強度，由于機器人運動軌跡精確度高，所以要確保每次工件裝夾的一致性，使得加工的產(chǎn)品質(zhì)量得到有力保證。

下面是某公司利用現(xiàn)有機床改造，增加機器人上、下料的自動化生產(chǎn)線工作流程。

機器人上、下料自動化生產(chǎn)線簡圖

自動化生產(chǎn)線機器人動作流程：

機器人原點→1.取毛坯→2.規(guī)整→3.下料→4.沖洗卡盤→5.上料→6.放料→7.回原點→8.測量（抽檢）

1 取毛坯

當送料槽有工件可取，機器人從原點移動到送料槽，用1#手爪抓取待加工動盤，然后移動到工件規(guī)整臺上部，同時機器人發(fā)出指令，要求規(guī)整臺推、擰氣缸復位，機器人接收到氣缸復位信號后，才把工件放入規(guī)整臺。

關鍵技術：建立I/O信號站、機器人和放料槽之間的數(shù)據(jù)交換和信號傳遞。

2 規(guī)整

當規(guī)整臺檢測到有工件放入，根據(jù)機器人的指令，規(guī)整臺的氣缸動作，對工件進行推、擰動作，把工件規(guī)整到位，規(guī)整目的是保證工件抓取位置的一致性，機器人接收到規(guī)整到位信號后，換用2#手爪抓住工件（手爪材料為鋁質(zhì)，仿人手設計，具有輕巧靈活等特點），同時機器人發(fā)出“規(guī)整臺氣缸松開”信號，機器人確認規(guī)整臺氣缸松開后，機器人才移動把工件運送到機床邊，等機床卸載信號。

關鍵技術：建立I/O信號站、機器人和規(guī)整臺之間的數(shù)據(jù)交換和信號傳遞、規(guī)整位置的一致性。

3 下料

當機床把工件加工完后，發(fā)出卸載信號給機器人，機器人等機床門打開到位后，機器人手臂才進入機床抓住工件，同時發(fā)出“機床卡盤松開”信號，機器人確認卡盤已松開到位信號后，才移動把工件取出（取出前把工件內(nèi)的切屑液倒掉），同時發(fā)出“機床沖洗卡盤”指令。

關鍵技術：設立干擾區(qū)、機器人和機床之間數(shù)據(jù)交換和I/O信號處理、機床卸載程序編制。

4 沖洗卡盤

機床接收到“清洗卡盤”信號后，確認機器人在安全區(qū)域，機床自動關門到位，卡盤旋轉(zhuǎn)，切削液打開，自動沖洗卡盤（把卡盤上加工時留下的鋁屑沖掉），沖洗完后，機床自動打開門并發(fā)出“加載”信號給機器人。

關鍵技術：安全區(qū)域的確認、沖洗卡盤程序、數(shù)據(jù)交換和I/O信號處理。

5 上料

機器人接收到“加載”信號后，確認機床門已打開、并發(fā)出機床“卡盤松開”信號，等機床卡盤松開后，機器人手臂移動，用2#手爪把待加工動盤送到機床卡盤內(nèi)，機床檢測到機器人2#手爪在機床加載區(qū)域，機床尾座自動伸出把工件壓到位，機器人發(fā)出機床緊卡盤信號，等卡盤收緊、尾座退回后，機器人松開2#手爪，移動到機床外，同時發(fā)出加載完畢信號，機床開始加工動盤，機器人移動到放料槽。

關鍵技術：2#手爪在加載區(qū)域的確認、機器人和機床加載程序、數(shù)據(jù)交換和I/O信號處理，尾座及時伸出/縮回，動盤的安裝定位等。

6 放料

放料槽沒滿時，機器人才把加工好的動盤放下，并用手爪把放下的動盤往前推，在推過程中若檢測到放料槽滿了，機器人立即停止推動作，并發(fā)出聲光報警，提醒操作工把放料槽前面的工件拿走，機器人繼續(xù)把工件推到要求的位置，確保下個動盤有位置擺放，機器人返回原點，結束本次循環(huán)周期。

關鍵技術：機器人和放料槽數(shù)據(jù)交換和I/O信號處理，機器人放料程序。

7 測量（抽檢）

根據(jù)工藝要求，操作工對加工出的動盤進行抽檢（每50只檢1只，量儀檢測），確保產(chǎn)品的加工質(zhì)量，從加工到測量構成動盤自動化生產(chǎn)線的閉環(huán)回路。

7.1 自動化生產(chǎn)線主要創(chuàng)新點

（1） 利用現(xiàn)有的機床改造增加機器人上、下料，這樣在保證設備的可靠性及穩(wěn)定性的前提下，節(jié)約了大量的設備投入費用。

（2） 設備中升降軸、旋轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)及夾持部分設計中在保證強度的前提下，采用鋁合金材質(zhì)（如機械手爪等），這樣可以降低轉(zhuǎn)動慣量，提高設備的制動性和控制精度，具有運動軌跡精確等優(yōu)點。

（3） 設備控制采用計算機數(shù)字控制系統(tǒng)，具有運算速度快，控制精度高，柔性大，調(diào)整方便等優(yōu)點.技術含量高，提高了機械產(chǎn)品的加工水平。

7.2 技術指標及關鍵技術

7.2.1 技術指標及水平技術指標：

（1）驅(qū)動方式：機器人移動采用伺服電機閉環(huán)驅(qū)動，工件的夾持采用氣缸驅(qū)動。

（2）移動距離：機器人旋轉(zhuǎn)直徑3米。

（3）最大抓舉重量： 10kg

（4）定位精度：X/Y/Z方向：0.001mm，手臂旋轉(zhuǎn)精度：0.001度

（5）手臂遠端運動速度：36m/分

（6）機床X/Y/Z軸重復定位精度≤0.005mm

7.2.2 關鍵技術：以柔性關節(jié)為特點，360°全工作范圍的6關節(jié)型機器人，手臂可以按照程序模擬任意軌跡運動，避開障礙。

7.2.3 使用機器人后，效率和質(zhì)量等方面對比如下：

7.2.4 自動化生產(chǎn)線實施的意義

機器人在我司運用嘗到了甜頭，現(xiàn)在1人可以看護2臺設備，公司若采用三班倒，每天節(jié)約3個人，既緩解了企業(yè)用工成本的壓力，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和加工效率。

摘 要：機器人在汽車及汽車零部件制造業(yè)應用比較廣，但用于壓縮機行業(yè)關鍵件的制造還是個嘗試。現(xiàn)在企業(yè)招工難、用人成本高，機器人作業(yè)將來很快會代替人工操作。

關鍵詞：機器人；汽車零部件行業(yè)；應用；自動化生產(chǎn)線

機器人作業(yè)自動化生產(chǎn)線具有高度柔性，調(diào)整比較方便，提高了設備的生產(chǎn)效率，節(jié)約了人力，降低了生產(chǎn)成本和操作工的勞動強度，由于機器人運動軌跡精確度高，所以要確保每次工件裝夾的一致性，使得加工的產(chǎn)品質(zhì)量得到有力保證。

下面是某公司利用現(xiàn)有機床改造，增加機器人上、下料的自動化生產(chǎn)線工作流程。

機器人上、下料自動化生產(chǎn)線簡圖

自動化生產(chǎn)線機器人動作流程：

機器人原點→1.取毛坯→2.規(guī)整→3.下料→4.沖洗卡盤→5.上料→6.放料→7.回原點→8.測量（抽檢）

1 取毛坯

當送料槽有工件可取，機器人從原點移動到送料槽，用1#手爪抓取待加工動盤，然后移動到工件規(guī)整臺上部，同時機器人發(fā)出指令，要求規(guī)整臺推、擰氣缸復位，機器人接收到氣缸復位信號后，才把工件放入規(guī)整臺。

關鍵技術：建立I/O信號站、機器人和放料槽之間的數(shù)據(jù)交換和信號傳遞。

2 規(guī)整

當規(guī)整臺檢測到有工件放入，根據(jù)機器人的指令，規(guī)整臺的氣缸動作，對工件進行推、擰動作，把工件規(guī)整到位，規(guī)整目的是保證工件抓取位置的一致性，機器人接收到規(guī)整到位信號后，換用2#手爪抓住工件（手爪材料為鋁質(zhì)，仿人手設計，具有輕巧靈活等特點），同時機器人發(fā)出“規(guī)整臺氣缸松開”信號，機器人確認規(guī)整臺氣缸松開后，機器人才移動把工件運送到機床邊，等機床卸載信號。

關鍵技術：建立I/O信號站、機器人和規(guī)整臺之間的數(shù)據(jù)交換和信號傳遞、規(guī)整位置的一致性。

3 下料

當機床把工件加工完后，發(fā)出卸載信號給機器人，機器人等機床門打開到位后，機器人手臂才進入機床抓住工件，同時發(fā)出“機床卡盤松開”信號，機器人確認卡盤已松開到位信號后，才移動把工件取出（取出前把工件內(nèi)的切屑液倒掉），同時發(fā)出“機床沖洗卡盤”指令。

關鍵技術：設立干擾區(qū)、機器人和機床之間數(shù)據(jù)交換和I/O信號處理、機床卸載程序編制。

4 沖洗卡盤

機床接收到“清洗卡盤”信號后，確認機器人在安全區(qū)域，機床自動關門到位，卡盤旋轉(zhuǎn)，切削液打開，自動沖洗卡盤（把卡盤上加工時留下的鋁屑沖掉），沖洗完后，機床自動打開門并發(fā)出“加載”信號給機器人。

關鍵技術：安全區(qū)域的確認、沖洗卡盤程序、數(shù)據(jù)交換和I/O信號處理。

5 上料

機器人接收到“加載”信號后，確認機床門已打開、并發(fā)出機床“卡盤松開”信號，等機床卡盤松開后，機器人手臂移動，用2#手爪把待加工動盤送到機床卡盤內(nèi)，機床檢測到機器人2#手爪在機床加載區(qū)域，機床尾座自動伸出把工件壓到位，機器人發(fā)出機床緊卡盤信號，等卡盤收緊、尾座退回后，機器人松開2#手爪，移動到機床外，同時發(fā)出加載完畢信號，機床開始加工動盤，機器人移動到放料槽。

關鍵技術：2#手爪在加載區(qū)域的確認、機器人和機床加載程序、數(shù)據(jù)交換和I/O信號處理，尾座及時伸出/縮回，動盤的安裝定位等。

6 放料

放料槽沒滿時，機器人才把加工好的動盤放下，并用手爪把放下的動盤往前推，在推過程中若檢測到放料槽滿了，機器人立即停止推動作，并發(fā)出聲光報警，提醒操作工把放料槽前面的工件拿走，機器人繼續(xù)把工件推到要求的位置，確保下個動盤有位置擺放，機器人返回原點，結束本次循環(huán)周期。

關鍵技術：機器人和放料槽數(shù)據(jù)交換和I/O信號處理，機器人放料程序。

7 測量（抽檢）

根據(jù)工藝要求，操作工對加工出的動盤進行抽檢（每50只檢1只，量儀檢測），確保產(chǎn)品的加工質(zhì)量，從加工到測量構成動盤自動化生產(chǎn)線的閉環(huán)回路。

7.1 自動化生產(chǎn)線主要創(chuàng)新點

（1） 利用現(xiàn)有的機床改造增加機器人上、下料，這樣在保證設備的可靠性及穩(wěn)定性的前提下，節(jié)約了大量的設備投入費用。

（2） 設備中升降軸、旋轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)及夾持部分設計中在保證強度的前提下，采用鋁合金材質(zhì)（如機械手爪等），這樣可以降低轉(zhuǎn)動慣量，提高設備的制動性和控制精度，具有運動軌跡精確等優(yōu)點。

（3） 設備控制采用計算機數(shù)字控制系統(tǒng)，具有運算速度快，控制精度高，柔性大，調(diào)整方便等優(yōu)點.技術含量高，提高了機械產(chǎn)品的加工水平。

7.2 技術指標及關鍵技術

7.2.1 技術指標及水平技術指標：

（1）驅(qū)動方式：機器人移動采用伺服電機閉環(huán)驅(qū)動，工件的夾持采用氣缸驅(qū)動。

（2）移動距離：機器人旋轉(zhuǎn)直徑3米。

（3）最大抓舉重量： 10kg

（4）定位精度：X/Y/Z方向：0.001mm，手臂旋轉(zhuǎn)精度：0.001度

（5）手臂遠端運動速度：36m/分

（6）機床X/Y/Z軸重復定位精度≤0.005mm

7.2.2 關鍵技術：以柔性關節(jié)為特點，360°全工作范圍的6關節(jié)型機器人，手臂可以按照程序模擬任意軌跡運動，避開障礙。

7.2.3 使用機器人后，效率和質(zhì)量等方面對比如下：

7.2.4 自動化生產(chǎn)線實施的意義

機器人在我司運用嘗到了甜頭，現(xiàn)在1人可以看護2臺設備，公司若采用三班倒，每天節(jié)約3個人，既緩解了企業(yè)用工成本的壓力，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和加工效率。