本文介紹巨能機器人為某水泵生產廠家設計的自動化無人加工工廠的方案。自動化工廠由水泵端蓋組件生產線、內外軸承組件生產線和水泵座生產線3 條線組合在一起，按照30 米跨的廠房規(guī)格進行設計，廠房頭部和兩側預留4 米寬的通道，中間為生產線主體，生產線寬度22 米，長63 米，生產線的一端設置有集中的工件收集和檢測區(qū)，對加工完成的零件進行檢測和零件中轉管理。作為對方案的驗證，巨能機器人試生產了一條水泵端蓋的生產線（如圖1），經過實際的加工驗證，完全達到了設計的要求。

圖1 水泵端蓋生產線的一角

生產線為全自動運轉模式，采用現(xiàn)場總線CC-LINK 技術，對線上的設備進行實時控制和實時監(jiān)控，并設有總控室對全線的生產狀態(tài)進行掌控，生產線的現(xiàn)場設置大屏幕實時顯示生產線狀態(tài)信息?，F(xiàn)場總線CC-LINK（Control ＆ Communication Link）技術融合了控制與信息處理的現(xiàn)場總線技術是一種省配線、信息化的網絡，它不但具備高實時性、分散控制、與智能設備通信、RAS 等功能，而且依靠與諸多現(xiàn)場設備制造廠商的緊密聯(lián)系，提供開放式的環(huán)境。由于 CC-Link 可以直接連接各種流量計、電磁閥、溫控儀等現(xiàn)場設備，降低了配線成本，并且便于接線設計的更改；通過中繼器可以在 4.3 公里以內保持 10M 的高速通訊速度， CC-Link 具有性能卓越、應用廣泛、使用簡單、節(jié)省成本等突出優(yōu)點。其不僅解決了工業(yè)現(xiàn)場配線復雜的問題，同時具有優(yōu)異的抗噪性能和兼容性。CC-Link 是一個以設備層為主的網絡，同時也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。2005 年7 月CC-Link 被中國國家標準委員會批準為中國國家標準指導性技術文件。

自動化工廠的總控室不僅可以監(jiān)控和管理生產線的狀態(tài)，也可以通過現(xiàn)場總線技術連接到工廠的空調、空壓、電力等輔助系統(tǒng)，實現(xiàn)真正意義上的對整個工廠運轉的監(jiān)控和管理。

工藝方案設計

自動化生產工廠的生產綱領是年產20 萬件，生產節(jié)拍為1 分鐘一組套件。水泵端蓋組件生產線中水泵端蓋部分有三條相同的支線，如果有其中一條出現(xiàn)故障，其他兩條可以繼續(xù)工作，整個生產線不會停下來。相同的設計也用在了水泵座的生產線上，也采用了兩條相同配置的支線結構。

1、水泵端蓋組件生產線

水泵端蓋組件生產線構成包含水泵端蓋支線、壓環(huán)支線、組件支線、集中托盤料道、抽檢工位、壓裝工位、打標工位、工件輸出料道、工件檢測區(qū)、試漏區(qū)、包裝區(qū)等。

1.1 水泵端蓋支線的工藝過程

線的布置按照水泵端蓋、壓環(huán)和組件的順序構成，如圖2。水泵端蓋零件單線的節(jié)拍為3 分鐘，3 條線平均下來的節(jié)拍為1 分鐘，滿足年產20 萬件的要求。每條支線配備一個20 位料倉，可以一次填裝100 個零件，按照3 分鐘的節(jié)拍，單次填裝可以連續(xù)工作5 個小時。

圖2 全自動方案的工藝布置整體圖

水泵端蓋毛坯由（2）門式機器人的機械手從（1）自動料倉中抓取出來，快進到第一工序的車床OP10 的工件等待區(qū)，當OP10 車床完成第一工序OP10 加工后，機器人進入到車床內部，定點到工件交換區(qū)，先將加工完成的零件卸下，機械手頭部轉動90°后將毛坯件送到車床卡盤中，然后退出車床，快進到（5）翻轉工位，該工位完成零件的翻轉180°動作，機器人抓取翻轉后的零件快進到第二工序的車床OP20 的工件等待區(qū)，當車床完成零件的第二工序OP20 的加工后，執(zhí)行和第一工序相同的動作，將零件進行交換，然后機器人將第二工序完成的零件放到（6）輸送托盤上，托盤上有定位裝置，將零件進行中心定位。輸送托盤將零件輸送至加（9）加工中心的上料位置，需要上料時由（8）門式機器人抓取，快進到（7）角定位工位完成零件的角向定位，然后由機械手抓取，送到加工中心的工件等待區(qū)，加工中心工序完成零件的第三工序OP30 的加工，第三工序有三個工位，一次裝夾后全部3 個工位的加工，當需要上料時，先移動到OP30 的第一工位和加工完成的零件進行交換，然后放到翻轉工位進行翻轉180°，再將翻轉后的零件與第二個工位的零件進行交換，以此類推和其他2 個工位依次進行零件交換，最后把全部加工完成的零件放入到（10）工件清理工位進行清理，然后放到（31）集中輸送托盤上，至此水泵端蓋零件的全部工序完成。

圖3

1.2 壓環(huán)支線的工藝過程

壓環(huán)支線生產節(jié)拍為1 分鐘，配備一個6 工位的料倉，可以一次裝填300個零件，單次填裝可以連續(xù)工作5 個小時。關于壓環(huán)的加工，也是分兩道工序，使用機器人進行裝卸。同時在第一工序切斷時，我們使用尾座做為輔助機構，即先用尾座撐住準備切斷的部分后再進行切斷。壓環(huán)采用5 個零件共用一段毛坯料，第一序車床連續(xù)加工5 個零件后，再由機器人進行上料，繼續(xù)下一個循環(huán)的加工。當?shù)谝恍蜍嚧睴P10 完成一個壓環(huán)的第一工序OP10 加工后，（22）尾座氣爪移動到工件加工區(qū)，內撐卡住壓環(huán)零件，與主軸一起旋轉，機床刀具進行切斷加工，然后尾座氣爪移開，（23）門式機器人的機器人水平旋轉180°后進入到車床內部，與尾座氣爪進行工件交換，然后退出機床，車床OP10 開始進行下一零件的加工，機器人同時快進到第二序車床OP20 的待加工區(qū)，水平旋轉180°，垂直旋轉90°，當?shù)诙蜍嚧布庸ね瓿珊?，機器人進入到車床內部進行工件交換，完成后進入（26）零件件的清洗工位，對零件進行清理，之后放到（31）集中輸送托盤上的有水泵端蓋零件和壓裝工位定位夾具的托盤上，然后機器人回到起始的等待位置，托盤和定位夾具一起移動到壓裝工位進行壓裝，壓裝工位的傳感器進行測量，不合格的零件丟入收集箱，合格的零件進入打標工位進行打標后進入下一工位。水泵端蓋零件在進入壓裝工位之前有抽檢工位進行質量控制。

圖4

1.3 水泵端蓋組件支線的工藝過程

水泵端蓋組件支線的生產節(jié)拍是1 分鐘，直接從（31）集中托盤上取料，不需要料倉，可以連續(xù)工作。水泵端蓋和壓環(huán)加工完畢后還需要進行壓裝，壓裝完畢的工件（水泵端蓋組件），還需要進行環(huán)形槽部分的擠壓和內孔部分的精車（考慮到壓裝和擠壓變形，內孔配合尺寸必須要再精車一次）。由（41）門式機器人從（31）集中料道的托盤上取料，快進到車床的待加工區(qū)，當車床完成加工后，進入到車床與加工完成的零件進行交換，然后將加工完成的零件放到（130）檢漏工位，由工件由檢漏設備壓緊，并通上接頭打壓試漏，對不合格的零件輸出到不合格零件收集箱，合格的零件推入到（45）輸出料道上輸送到工件收集區(qū)，進行最終檢測和收集，至此水泵端蓋組件的全部工序完成。#p#分頁標題#e#

圖5

2、 內外軸承組件生產線

內外軸承組件生產線由觸點支線、內軸承支線、外軸承支線和和集中工件檢測收集區(qū)構成。線的布置按照觸點支線、內軸承支線、外軸承支線的順序構成，如圖2。

2.1 觸點支線的工藝過程

節(jié)拍為20 秒，滿足年產60 萬件的要求（一個內軸承上需要焊接3個觸點）。配備一個棒料輸送機，單次填裝可以連續(xù)工作10 個小時以上。采用專用的自動切割機自動上料，用成型刀具加工端面的圓錐面，鋸片刀具切斷。棒料輸送機將成型的把棒料直接送到自動切割機中進行切斷，在每個零件的切斷之前由成型刀進行錐面的加工，加工完成后由（57）輸送入到（58）輸送機，最后進入到下一工序的焊接工位上料器中。

圖6