机器人焊道打磨方案

1.客户需求工件参数

图1 工件图

现场环境要求

三相五线制AC480V/110V±10% 60Hz

压缩空气压力：0.5～0.8MPa

压缩空气的流量：≥2500L/min

工作环境温度：5～45℃

最大相对湿度：85%

2.方案概述

打磨系统主要包括PLC控制系统、一台机器人磨削系统、智能输送线、智能快换打磨头系统，工件专用工装及防护系统等组成。如图2所示，1台工业机器人负责上打磨，智能输送线、智能快换打磨头系统实现工件定位及加工。

下图为系统三维布局图。

图2 系统三维布局图2.1系统配置表

表一系统配置表

2.2 PLC总控系统

整个控制系统由触摸屏工控机、PLC、视觉系统、机器人控制系统、变频器、伺服控制器、定位传感器、安全防护等部分组成。PLC作为现场控制核心，对现场所有设备及安全进行集中控制。整个系统设置两层网络，PLC与机器人、变频器采用DP通讯；其他设备通过硬线IO连接。

控制系统的人机界面采用触摸屏工控机，整个系统具备设备运行状态监控、生产工艺调整、数据采集及分析、报警提示等功能。

控制系统根据客户的需求预留以太网接口，支持TCP/IP协议，可实时与甲方数据处理中心交换数据。随着客户生产系统自动化程度的进一步提高，本套设备可实现即时与上道工序、下道工序的设备进行通讯对接，与新增设备一同实现整条生产线的全自动运行。

图3 控制系统网络图

2.3人机交互

人机交互由触摸屏工控机和现场操作按钮组成。控制柜处的触摸屏上，可以观测到故障报警及诊断提示信息、当前加工轮型、计算单件节拍、统计当班加工数量、各序加工节拍、机器人联线条件、各输入/出信号状态、各照相识别装置调整画面等信息，还可以通过对触屏和操作按钮的操作实现对机器人、铣削系统、工件输送线、工件识别系统、工件位置检测系统的手动操作。

2.4工艺流程

将工件依次安放在工装上，摆放到固定的输送线上，由位移传感器与机器人相互通信配合自动将工件转运到打磨位置上进行打磨，打磨后依次从输送线上运出，实现自动化打磨。

2.5工件定位

本系统通过对工装与工件间的位置进行整个工件的定位。可保证工件的绝对位置，也可以起到运输工件作用。

2.6智能输送线

智能输送线由机器人与输送线分别控制，通过信号交互完成各种功能；均为辊子式输送；可由人工调速；并配有急停开关；必要时可反向运行；主要零部件均采用进口品牌产品，可靠性强；结构件采用铝型材，方便人工清理并杜绝对轮毂的污染。

输送线与上一工位对接，由传感器、伸缩式限位装置实现识别前的定位。上料输送线将通过下料输送线可将加工完成的工件送至下级一级工位。

2.7机器人磨削系统

机器人打磨系统由六轴工业机器人、浮动主轴、打磨刀具组成，完成工件的焊缝和边角打磨工作。

2.7.1工业机器人

机器人采用KUKA210系类，满足项目中打磨加工的要求。该机器人为中型地面工业机械人，负载210kg 。

图 4 机器人参数表

2.7.2浮动主轴

根据2.11加工工艺中刀具对于主轴的要求和综合考虑可靠性及能耗，加工主轴采用气动主轴。为同时保证不伤及轮毂和加工效果，采用浮动式主轴。故选用进口气动浮动主轴。外形见图6。

表二浮动主轴主要参数表

图5 浮动主轴

该主轴加工适应性强。浮动头有2路进气，一路为驱动进气，一路为浮动进

气；转速和输出功率可以通过驱动进气气压控制；而浮动力可以通过浮动进气气压控制。

2.7.3打磨刀具

根据工件材质情况，选用去毛刺工具

旋转锉：圆锥形，柄径6mm，刃径10mm，刃长20mm，锥度25°

用途：焊缝打磨、轮廓边角打磨

图6 打磨刀具

2.8固定式气动主轴

于输送线和搬运机器人之间布置装有孔加工专用旋转锉的固定式气动主轴，既可以避免使用快换装置与换刀，节约成本加快节拍，又可以满足中心孔加工的工艺需求。

2.9安全防护系统

安全防护系统采用全封闭式围栏，围栏高度2m，防护门装有检测传感器，当防护门开启时，机器人停止工作。安全门上装有插锁，正常联线生产插锁只亮一个绿灯表示插锁关闭是无法打开安全门的，只有当按下总线柜停止按钮后插锁绿灯和红灯同时亮表示插锁解锁可以开门。

2.10节拍分析

为了提高系统效率，本方案最大程度的安排耗时较短的输送、耗时最长的打磨环节同步进行，尽量环节缩短打磨系统的换料等待时间。

节拍分析：初步计算打磨一个工件的时间为8分-15分钟

3.预验收

设备在出厂前由供、需双方代表共同对设备空运转验收，各项指标达到出厂验收标准（标准由制造方提供，并由需方确认）为预验收合格。

4.终验收

供方提供的机器人打磨去毛刺系统经现场安装调试完毕后，甲方应在3个工作日内组织终验收。设备无故障运行8小时，且加工的工件符合预定的技术要求，视为终验收合格。

终验收合格后，需方应在7个工作日内完成终验收手续，并由需方和供方共同进行终验收签字确认。

5.人员培训

在设备安装调试期间，供方为需方提供3个名额的操作维护培训。培训与安装调试同步进行。培训内容包括：

设备的基本操作及维护、故障诊断及处理、机器人的手动操作及调整。6.技术文件列表

供方将按照下列时间安排提供下列技术文件

1)合同生效后1个月内提供地基图；

2)终验收合格后，3个工作日内提供相关技术文件（含电子版1套），包括以下资料:

使用说明书 2 套

安装、操作、维修手册 2 套

电气原理图2套

气动原理图2套

机械总装图及易损件图纸 2 套

备品、备件清单 1 套

易损件清单 1 份

合格证 1 份

7.售后服务及技术支持

1.设备的质量保证期：设备的质量保证期为终验收合格后12个月。

2.质量保证期内：如果由于设备本身故障造成设备无法正常生产，乙方将免费负责维修；如果由于甲方人为因素或外部客观因素导致设备无法正常生产，乙方将有偿负责维修，只酌情收取服务费和材料费。

3.质量保证期外：不论由于设备本身故障、甲方人为因素还是外部客观因素导致设备无法正常生产，乙方均将有偿负责维修，只酌情收取服务费和材料费。

4.在1年质保期内，供方在收到设备问题的通知后在4 小时内给出解决