自动化初学者指南

机器人因其在机床和其他制造设备中装卸零件的材料处理能力而获得广泛接受和普及。当一家商店决定投入并实施这项技术时，它面临着一些重要的问题。在这里，我们将检查许多基本细节，例如在哪里购买关节臂自动化装置以及在开始搜索此类设备之前需要了解的内容。

机器人

装载系统的核心是机器人，可以考虑许多不同的品牌、款式和选择。在大多数情况下，本文将讨论在机器装载场景中变得如此流行的关节臂机器人。当一家商店想要购买此类设备时，它需要确保它能够按预期完成工作，并考虑机器人背后的组织。机器人是我们汽车行业不可或缺的一部分，这已不是什么秘密，它提供了高水平所需支持的一个很好的例子。商店应考虑购买后可以提供此类支持的机器人品牌。

不同的机器人是为不同类型的环境设计的。对于制造公司而言，重要的是选择工业级机器人，该机器人设计用于在我们的机床装载世界中正常的切屑覆盖、冷却液滴落环境中工作，而不是设计用于在实验室或食品加工中工作的机器人植物。

机器人的大小由范围和有效载荷决定。所需机器人的范围可能最好由设计单元的团队确定。它是单元尺寸的函数，结合了来料的来源、成品零件的放置位置以及对正在装载和卸载的机器的可用访问。

有效载荷是机器人可以拾取的重量，但这个数字可能有点误导。除了零件重量本身之外，有效载荷是机器人可以举起的量，包括安装在机器人上以抓取零件的所有工具、夹具、适配板、延伸件等。此外，这个重量是从机器人前面的特定点开始的。距离重物所在的点越远，机器人可以处理的重量就越小。对于一个好的经验法则，对于大多数标准加载/卸载应用程序，只有大约一半的有效负载应该归因于部件。为了对此进行更明确的检查，大多数机器人公司都有有效载荷检查软件，以确保有效载荷在机器人的规格范围内。

手臂末端工具

机械臂末端工具 (EOAT) 是安装在机器人末端的工具，用于协助执行必要的任务，例如部件移动。虽然可以使用各种工具（例如真空杯和磁铁）来拾取零件，但车间最常见的类型是使用气动夹具。与机器人本身一样，适合工作环境的优质抓手也很重要。

该应用程序将规定所需的钳口和夹具的尺寸和数量。夹持器有多种配置，可能有两个、三个或四个夹爪。双爪平行闭合夹爪是任何方形、矩形或两指之间轻松抓取的首选夹爪。三爪夹持器适用于拾取圆形和六角形零件，就像三爪卡盘在车床上如此普遍一样。但是，对于可重复阵列中的圆形和六角零件，例如设置有零件列和行的托盘，四爪夹持器通常更易于管理。

进料/出料系统

进料/出料是将传入零件带到机器人或单元并将成品零件移走的方法的术语。进料系统在队列中存储许多零件，并将这些传入的零件带到机器人可重复的位置，以准备装入机器。出料系统将完成的零件从机器人带出并送到操作员手中，并且还会存储有限数量的成品。

建立自动化系统需要许多决策，但最重要的决策之一是进料/出料系统。该系统将是操作员与自动化系统交互最多的地方，因此确保它支持所需的功能很重要。例如，让操作员将零件以特定方向放置在抽屉中是解决小批量生产的好方法，但在制造许多相同零件时会耗费大量人力，尤其是在循环时间很短的情况下。进料和出料系统可以是分开的（例如，振动散装进料系统和溜槽）或可以组合（例如，抽屉，操作员放置传入零件，机器人从并将完成的零件放回去）。本文侧边栏中问题的答案有助于更好地确定哪种设置最有效。

抽屉通常安装在自动化单元防护装置的一侧，使操作员可以方便地与自动化系统进行交互。抽屉的容量有限，因此一种流行的方法是将多个抽屉以类似于抽屉柜的堆叠配置放置。机器人将拉开它需要的特定抽屉。完成抽屉后，机器人会将那个抽屉推回胸部并拉出下一个抽屉以继续该过程。通常情况下，抽屉中会有一个插件，带有一系列成行和列的口袋，以允许准确且可重复地定位零件，以便机器人知道零件的位置。

输送机还提供了一种灵活（且流行）的方法，可以将零件带入和带出自动化单元。输送机可以使用可调节的通道导轨并将成排的零件带到可重复的位置供机器人拾取，或者它可以设置为在处理大量零件时将多个零件托盘移入和移出单元的配置.输送机很灵活，通常在价格上具有竞争力，但当需要大量零件时，它们的长度要求可能会在拥挤的车间中造成空间问题。

溜槽是一种既好又便宜的出料方法。机器人只需将零件放在倾斜的滑槽上，即可利用重力将其带到盒子中。并非所有零件都可以使用滑槽，因为这种方法需要考虑零件损坏。

散装振动进料器（碗式进料器或类似装置）是处理大量零件的好方法。几乎不需要操作员劳动，仅限于简单地将一大桶零件倒入碗中。这些散装进料器并不以其灵活性而著称，通常设计为仅处理几个类似的零件。

工件夹持

与任何非自动化作业一样，零件需要如何保持以进行加工操作很重要，但是当使用自动化时，机器工件现在必须是自动的。此外，机器人在装载和卸载过程中如何夹持零件也是同样重要的问题，以便机器工件夹持和机器人上的夹持器可以一起工作。例如，通常可以减轻或稍微修改虎钳钳口，以适应夹持零件的机器人夹爪。

大多数车床已经将液压驱动系统作为标准配置，但工件夹持和工件夹持控制通常不是铣床标准套件的一部分。铣床上的工件夹持选项提供了类似的优势，无论是否自动；根据零件的要求，虎钳、卡盘和扩张心轴都是不错的选择。更大的考虑与如何控制自动夹具（液压或气动）有关。

液压系统添加到机器上的成本更高，但会产生更大的力，并且往往是一种很好的通用工件夹持控制方法。气动系统将允许对夹持力进行离散调整以适应精密零件，但不会产生与液压系统一样多的动力（进而产生夹紧力）。

在哪里购买

购买自动化时有几种不同的途径需要考虑。关节臂自动化通常由专门与机器人合作的集成商构建。机器人可以以多种不同的方式使用，因此确保集成商具备将机器人安装到机器上的知识非常重要。在将机器人技术安装到新设备上时，一些机床公司拥有自己的集成团队来处理集成，而有些则使用外部集成商，他们将负责大部分集成工作。如果要将自动化添加到车间的现有设备中，原始机器供应商可能会提供帮助。如果没有，独立的集成商可以轻松介入安装。

无论谁将建立系统，重要的是要明确谁将负责什么。当所有设备都从一个供应商处购买时，显然该公司有责任确保所有不同的设备都可以正常工作。但是，如果机床由一家公司提供，而机器人由另一家公司提供，则职责范围很容易模糊。需要向所涉及的每个供应商提前询问有关责任的难题。

有关机器人和自动化的更多信息，来自 Methods Machine Tools Inc.，请致电 978-443-5388 或访问 methodsmachine.com。

详细说明需求

仔细研究这些考虑因素将大大有助于建立一个提供高效和有效零件移动的自动化系统。这些问题的答案对于设计细胞的团队来说非常重要：

• 将在单元中运行的部件的最大和最小重量是多少？
• 零件到达单元时的状况如何（形状、型材、切割棒料、铸造、锻造、预加工、尺寸、锋利的边缘/毛刺、被切屑/冷却液/油覆盖）？
• 加工过程是单道工序还是需要后加工的多道工序？
• 进料队列需要供应多少个零件以及供应多长时间？
• 细胞会熄灯还是有操作员可以监督整个过程？
• 将包括什么样的过程检验？
• 自动化单元有多少可用空间？
• 这台机器的容量会被自动化占用，还是会在一段时间内没有自动化使用？