基于工业机器人的上下料生产线设计分析

基于工业机器人的上下料生产线设计分析

程良

石家庄科林智控科技有限公司  050000

摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对机器人的应用也越来月广泛。工业机器人越来越多的应用到智能制造领域，最典型的应用之一就是配合数控机床实现机床自动上下料，从而实现一定程度的无人值守，提高生产效率，降低人工成本。结合实际情况，本文就工业机器人的上下料生产线设计工作进行研究，以供参考。

关键词：工业机器人；智能生产线；数控机床

引言

智能制造是当前制造业发展的重要方向之一，其核心在于将先进的人工智能技术与传统制造工艺相结合，实现生产过程的自动化、智能化和高效化。在智能化制造的趋势下，协作机器人逐渐成为工厂生产线上一个不可或缺的角色。次研究针对企业对自动化生产需求，基于数字孪生理论，在传统的数控设备中引入工业机器人，设计自动化上下料生产线，提升企业生产效率和保证产品质量稳定性，为企业发展助力，具有较高的实用价值。

1机器人自动上下料工艺流程

1）将待加工的零件集中放在上料传送带的隔断内，伺服系统通过以太网连接PLC，按照人机界面上预先设定的参数配方，以位置控制模式带动传送带向机器人方向转动。2）当传送带终端的红外测距传感器检测到零件时，尼龙材质的符形块托起零件，利用零件本身的重力作用，在垂直方向对零件进行位置校正，安装弹簧缓冲机构的气缸侧推工作，在水平方向对零件进行二次定位校正，3D激光传感器对零件侧面进行轮廓扫描，判断零件是否上错、放反，保证上料位置一致性，提高机器人自动上下料装置的稳定性。3）PLC通过射频识别技术读取机器人夹具上面的电子标签，采集工装产品信息，转换成数字产品代码后，通过网络将代码发送给机器人，用来自动调用机器人的运动轨迹任务，当传感器检测零件合格时，上料单元启动机器人。4）机器人将待加工的零件放置在加工设备的上料位置，取走已加工完成的零件，同时启动设备工作，按照码垛程序的控制算法，将零件有序地放入下料小车对应位置。5）MES系统对PLC进行数据采集和信号连接，利用智能算法进行生产、设备、质量数据分析，并自动生成表格和图形，以便进行可视化管理。

2基于工业机器人的上下料生产线设计分析

2.1总体构架

该智能生产线控制系统主要由控制层和生产执行层两部分组成，控制层借助生产线系统实现对智能产线各类设备的柔性控制，以确保产线各组成设备（机器人、数控车床、传输装置、翻转机构、插齿机）的有效控制；生产执行层主要借助MES系统实现集成作业计划、生产调度、在线质量控制、生产谱系追溯、可视化过程监控和生产状态分析等功能。

2.2上下料位置的取放流程

首先，需要确定要取放的物品在生产线的哪个位置。这通常会要求对生产线的内部结构和物品的特性有一定的了解。根据要取放的物品的特性和位置，选择适当的工具，这些工具可能包括机械臂、抓取器、滑块或者其他专门的设备。在确定了工具之后，需要确定最佳的路径来达到目标位置，这可能涉及到对生产线的空间使用、安全限制和其他因素的理解。使用所选的工具，按照确定的最佳路径进行取放操作，这个过程可能需要高度精确的控制和协调，以确保物品的安全和准确放置。在完成取放操作后，需要确认操作是否成功，这可能涉及到检查物品是否被正确放置，工具是否已经返回安全位置，以及是否有任何异常情况发生。其他位置的流程与其类似，虽然不同位置的生产线可能会有其特定的挑战和需求，但是基本的取放流程大致相同，确定物品的位置、选择适当的工具、确定最佳路径、执行操作和确认操作完成是通用的步骤。校准流程通常会涉及到一些特殊的步骤，例如设置基准点、进行测量、比较数据和进行修正等，这些步骤可以从取放流程中提取出来，因为它们都涉及到对工具和操作的高精度控制。在某些情况下，校准流程可能会在每次取放操作之前或之后进行，以确保工具的精确度和安全性。综上所述，工作流程如下。（1）确定目标和任务。明确工作的目标和任务，以便确定工作流程和优先级。（2）规划工作步骤。根据目标和任务，规划完成工作所需的具体步骤。（3）制定时间表。根据每个步骤所需的时间和优先级，制定一个详细的时间表。（4）准备工具和材料。根据工作需要，准备必要的工具和材料。（5）执行工作步骤。按照时间表和规划的步骤执行工作。（6）监控进度。根据时间表和实际进展，监控工作的进度和质量。（7）调整和优化。根据实际情况和进展，对工作流程进行必要的调整和优化。（8）完成和评估。完成工作后，对工作的结果进行评估，并根据评估结果进行必要的反馈和改进。

2.3夹具设计

夹具作为系统的主要部件之一，在设计的时候需要确保其稳定可靠。首先，需要分析被夹持工件的特点，被夹持的工件是回转件，其材料为铝合金，其重量约46kg，夹持的时候不能损伤工件表面。其次，分析夹持要求，夹持的时候需要同时考虑夹持和定位，工件被定位后才能准确抓取到机床上。夹具具备两个夹持板，夹持板上设置2个能够滚转的轮子用于夹持过程中工件跟夹具实现自适应定心。同时，夹持板能够在夹具基座上相对滑动，并且需要保持一定的刚性。加工生产，效率是非常重要的因素之一，为了提高夹持响应，本文采用连杆驱动的方式，驱动夹持板的夹持和松开动作。同时，为了实现夹持定心，则需要两个夹持板能够绕夹具中心同步夹持和张开。

结语

采用先进的自动化技术来改造和提升传统设备功能，使其适应智能化设备的需要，是我国未来制造业的发展方向。上下料工序是自动化生产线中关键的工序之一，是提高生产线效率和稳定性的瓶颈。通过在上下料工位附近设置十字标定图标，可以将生产线的实际坐标转换为对应的坐标系，为后续的加工操作提供准确的坐标信息。此外，本文还对该方法进行了理论分析和实验验证，结果表明该方法对生产线上下料的自动化、智能化具有较高的实用价值和参考性。

参考文献

[1]龚楠,张敏良,谢浩,等.一种变截面攀爬机器人夹持机构的设计分析[J].农业装备与车辆工程,2023,61(1):130-134.

[2]孙军,王焕然,孙诗华.智能生产线机械臂上下料轨迹规划与仿真[J].组合机床与自动化加工技术,2022(7):5-8.

[3]张丽,周航.基于上下料机器人的农机部件智能自动化组装系统[J].农机化研究,2022,44(12):216-220.