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齒板釬焊多工位搬運(yùn)系統(tǒng)
1：項(xiàng)目背景及基本要求
黃龍破碎根據(jù)自身發(fā)展需要擬對現(xiàn)齒板生產(chǎn)線進(jìn)行自動化升級改造，其中齒板的釬焊部分?jǐn)M導(dǎo)入機(jī)器人來完成齒板的裝配、釬焊上下料及齒板成品的釬焊碼垛等工作。
下圖為總體規(guī)劃示意圖，齒板生產(chǎn)過程按如下工位順序展開：
A:齒板裝配，將破碎基板、釬料銅板和燕尾安裝板組合并將組合體送入“步進(jìn)保溫機(jī)”；
B：釬焊上下料，抓取高溫齒板組合體將其放入“復(fù)合壓機(jī)”、完成釬焊后再將其取出翻轉(zhuǎn)送至“傳輸線”，由傳輸線將齒板組合體轉(zhuǎn)運(yùn)至碼垛取料位置；
C：齒板碼垛，將已完成焊接的齒板按規(guī)定碼放在跺盤上、完成碼垛后由叉車等作后續(xù)轉(zhuǎn)運(yùn)動作。
2：齒板構(gòu)成及現(xiàn)狀設(shè)備節(jié)拍
2-1：齒板構(gòu)成（參見示意圖）
齒板由破碎基板、釬料銅板和安裝燕尾三部分組成，完成品重量不超過75KG。其中基板約15~20KG、銅板約1.5~2.5KG、燕尾約25~35KG。
齒板完成品的外形尺寸為：
長*寬=(600~800mm)*(100~200mm)
2-2：現(xiàn)狀設(shè)備及生產(chǎn)節(jié)拍
1） 步進(jìn)保溫機(jī)，生產(chǎn)節(jié)拍5分鐘；
2） 復(fù)合壓機(jī)（釬焊實(shí)施）、生產(chǎn)節(jié)拍5分鐘；
設(shè)備的輔助工作全部由人力實(shí)現(xiàn)、基本情況是：2人操作、5分鐘1件、每小時(shí)生產(chǎn)12件。
24小時(shí)3班作業(yè)、需要6人以上的勞動力配置。
3：方案簡述
（注：齒板有多種規(guī)格、本方案按尺寸800*200進(jìn)行說明、所有抓取夾具均考慮向下兼容至尺寸600*100）
3-1：方案思路
1） 齒板裝配工位
此工位為常溫。
通過機(jī)器人A攜三功能夾具、配合“裝配工裝”實(shí)現(xiàn)對基板、銅板和燕尾的分別抓取及定位組合，完成組合的齒板由機(jī)器人將其從“裝配工裝”上搬運(yùn)至“步進(jìn)保溫機(jī)的上料口”。
2） 釬焊上下料工位
此工位為高溫950~1000度。
步進(jìn)保溫機(jī)將齒板送出后通過滑道至“位置限定工裝”、等待機(jī)器人B的抓??；
機(jī)器人B攜帶專用特制耐高溫夾具抓取齒板為“復(fù)合壓機(jī)”上料，復(fù)合壓機(jī)完成釬焊后再由機(jī)器人B將齒板取下、齒板被翻轉(zhuǎn)180度后放至傳輸帶卸下、再被送至下位置等待抓取。
由于溫度極高、該機(jī)器人攜帶的夾具將需要考慮隔熱、冷卻、散熱等因素。
3）碼垛工位
此工位為帶溫工位。
機(jī)器人C攜帶專用夾具抓取齒板后按規(guī)定程序在指定跺盤上實(shí)施堆碼。碼放完成后堆垛由人力轉(zhuǎn)走、同時(shí)在規(guī)定位置放上標(biāo)準(zhǔn)跺盤等待碼放。
按照以上思路、齒板生產(chǎn)線的釬焊部分通過機(jī)器人替換了人力，可使這部分生產(chǎn)線的人力勞動強(qiáng)度極大降低、生產(chǎn)效率大幅提高，同時(shí)生產(chǎn)線的自動化水平也會得到極大提升。
3-2：方案布局
該方案規(guī)劃3套機(jī)器人系統(tǒng)分別完成齒板裝配工位、復(fù)合壓機(jī)釬焊工位和成品卸料碼垛工位的相關(guān)工作?？紤]負(fù)載、工作半徑等因素機(jī)器人選擇160KG級的負(fù)載能力。
各工位均設(shè)置安全防護(hù)系統(tǒng)、界定機(jī)器人工作范圍。
1） 齒板裝配工位
該工位由機(jī)器人、安全防護(hù)裝置、專用夾具系統(tǒng)A和齒板裝配工裝組成。基板堆垛、燕尾堆垛和銅板堆垛需要規(guī)范碼放并準(zhǔn)確置于規(guī)定位置。
2） 復(fù)合壓機(jī)釬焊工位
(布局按1臺機(jī)器人服務(wù)2臺復(fù)合壓機(jī)考慮。)
該工位由機(jī)器人、安全防護(hù)裝置、專用夾具系統(tǒng)B和齒板位置限定工裝組成。
圖示“滑道”建議由步進(jìn)保溫機(jī)統(tǒng)一考慮，傳輸帶上建議考慮支撐或者約束限定齒板位置以利下工序抓取。
3） 碼垛工位
該工位由機(jī)器人、安全防護(hù)裝置、專用夾具系統(tǒng)C組成。堆垛碼盤需按規(guī)范置于規(guī)定位置，堆碼完成后由人力借助工具轉(zhuǎn)運(yùn)至指定位置。
3-3：生產(chǎn)組織及節(jié)拍簡述
將需要生產(chǎn)的基板、燕尾及銅板等原材料按規(guī)定碼放在跺盤上、并置于指定位置、齒板成品碼垛用跺盤置于指定位置。確認(rèn)水、電、氣等動力供給狀態(tài)正常后，調(diào)用對應(yīng)齒板生產(chǎn)程序，啟動生產(chǎn)線。
【齒板生產(chǎn)過程簡述】
1） 機(jī)器人A以拆垛方式抓取基板置于“齒板裝配工裝”上；
2） 齒板裝配工裝對齒板進(jìn)行中心位置確定并保持；
3） 機(jī)器人A抓取銅板至裝配工裝并將其釋放至基板的正確位置；
4） 機(jī)器人A抓取燕尾至裝配工裝與其上的基板和銅板完成裝配；
5） 機(jī)器人A抓取齒板（基板、銅板、燕尾裝配完成）、需防止相對位移，并將其送至“步進(jìn)保溫機(jī)”的上料位置；
6） 步進(jìn)保溫機(jī)對齒板進(jìn)行升溫保持并向下工序轉(zhuǎn)移、過程中需要防止齒板各部相對位移；
7） 齒板升溫完成后通過“步進(jìn)保溫機(jī)”末端的滑道被送至“齒板限定工裝”、齒板進(jìn)入復(fù)合壓機(jī)釬焊工位；
8） “位置限定工裝”對齒板進(jìn)行位置確定；
9） 機(jī)器人B從位置限定工裝抓取齒板為“復(fù)合壓機(jī)1”上料；
10） 機(jī)器人B等待并抓取下一件已限定位置的齒板為“復(fù)合壓機(jī)2”上料；
11） 機(jī)器人B等待并從“復(fù)合壓機(jī)1”取料、完成齒板翻轉(zhuǎn)后將其置于“傳輸帶”卸料位置、傳輸帶將齒板送入碼垛工位取料位置；
【機(jī)器人B交替完成復(fù)合壓機(jī)1、2的齒板抓取、釬焊上料及齒板卸料動作?！?br/>12） 機(jī)器人C從傳輸帶卸料位置抓取至跺盤進(jìn)行碼垛卸料、至規(guī)定堆垛完成。
【方案實(shí)施注意事項(xiàng)】
在該自動化生產(chǎn)方案中、需要注意以下幾點(diǎn)：
1） 機(jī)器人的抓取需要確定的位置、因此原材料（基板、燕尾、銅板）需要規(guī)范堆垛、誤差控制到毫米級；
2） 機(jī)器人攜帶的專用夾具是項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵，夾具A需要實(shí)現(xiàn)多品種多規(guī)格的零件及裝配體的抓??；夾具B在耐高溫的前提下需實(shí)現(xiàn)多規(guī)格的抓取并具備翻轉(zhuǎn)功能；夾具C需實(shí)現(xiàn)多規(guī)格的抓??；
3） 釬焊完成后需對齒板作翻面的動作、這增加了專用夾具B的制造難度、同時(shí)也可能會對“傳輸帶”提出相應(yīng)要求，因此建議對翻面的必要性作個(gè)評估；
4） 按本方案的考慮、以復(fù)合壓機(jī)5分鐘的節(jié)拍，建議將步進(jìn)保溫機(jī)的節(jié)拍提升至2.5分鐘。
【自動化節(jié)拍預(yù)估】
步進(jìn)保溫機(jī)的節(jié)拍按2.5分鐘考慮、整過生產(chǎn)線的節(jié)拍可以達(dá)至均衡。即2.5分鐘內(nèi)可以完成：
1） 齒板的裝配及向步進(jìn)保溫機(jī)上料；
2） 單臺復(fù)合壓機(jī)的上料及卸料；
3） 碼垛工位的齒板碼垛動作。
按此節(jié)拍計(jì)算、設(shè)備利用率按90%考慮、則全天可生產(chǎn)齒板超過500件（24*0.9*60/2.5=518）。
4：主要工藝裝備
川公網(wǎng)安備51012202001782