打磨機器人維修與自動打磨解決方案的設計

                  2020/6/22 16:19:19admin84

                     友儀機電專注于打磨機器人維修和保養工作,在多年的維保工作中發現,高速重載扣件的鑄造件常用的結構形式為鐵墊板和預埋鐵座,是扣件的重要基礎件,對其力學性能要求嚴格。因其結構緊湊、尺寸小,毛坯件不進行機械加工直接安裝使用。因為工件有的尺寸有裝配要求,尺寸精度影響線路的平順性和軌距,故對尺寸精度要求也很高,因此對打磨的要求更加嚴苛。這類工件數量大、售價低。人工打磨質量不穩定,勞動強度大,操作環境差,安全風險大,打磨效率低,對于一些因空間限制難以打磨的毛刺,還容易因打磨不當造成產品報廢。一些結構復雜的高速、重載扣件鑄造件因打磨造成的廢品率高達15%左右。因此高速重載扣件鑄造件的打磨是看似簡單卻十分精細的技術活。

                  一、自動打磨解決方案設計

                     為解決高速重載扣件鑄造件的高效自動打磨問題,針對高速重載扣件鑄造件結構特點及打磨要求,本著面向需求、解決問題的原則,確定“面向鐵墊板,兼顧預埋座”的基本要求,研制高速重載扣件鑄造件自動打磨生產線。生產線應當做到當班產品當班清理打磨完成,在鐵墊板與預埋鐵座之間可以快速轉換,同時能夠很方便地調整不同規格的鐵墊板或預埋鐵座尺寸。

                  1、設定目標

                  根據設定的目標,生產線方案設計需要考慮到鑄造件生產線的生產能力、對應的生產節拍指標必須滿足鑄造件生產線的班產量,實現生產的流暢運行,單件產品的打磨時間約11.5s、生產線的柔性滿足產品多個位置的打磨,并兼容多款產品的共線生產、物流問題、產品在夾具上的定位以及最小占地面積等,因此方案設計決定整個生產線建設的成敗和技術水平。按照機器人的工作節奏,通過理論計算和數值模擬,單臺機器人抓取工件時間約12s含視覺識別,打磨時間約10s,放回工件的時間約10s。

                  2、機器人配置

                  采用6臺機器人兩兩一組,分別組成3個獨立的打磨工作單元,由人工通過起重設備將待打磨工件運送到供料處,機器人自動識別工件并抓取、打磨,然后放到輸送皮帶上,輸送到集中出料處,由專用料框收集,集滿一筐統一搬運。

                  3、作業流程

                  系統作業時,通過安裝在前置機器人臂上的照相機拍照,對托盤上碼垛的鐵墊板進行視覺定位以便準確抓取,將鐵墊板搬運到供料臺指定的位置,打磨機器人按照設定的毛刺參數對產品進行打磨。為了保證打磨的效率和質量,要對設置在鐵墊板一側的澆冒口進行識別,以便調用相應的澆冒口打磨程序和參數對澆冒口及其附近的毛刺進行打磨。打磨過的產品由后置機器人在下料托盤重新碼垛。數值模擬結果表明,該方案單臺打磨機器人打磨高速鐵路扣件鐵墊板的時間分布為抓取工件7-8s、打磨作業約12s、放下中間臺工件78s。該方案將視覺識別任務交給前置機器人,并在前置機器人、打磨機器人、后置機器人之間設置中間工作臺,減少了打磨機器人的等待時間,節省了打磨機器人的輔助時間,工作效率明顯提高。單臺打磨機器人平均工作節拍提高到25-27s,系統節拍約在14s以內,基本能實現設定的目標。

                  二、方案實施和系統應用

                     通過反復推敲、數值模擬,經過較全面的技術評審,確定方案的可行性,遂決定投入資金購置設備,搭建示范生產線。同時著手加工與生產線配套的工裝、夾具,對特定的產品鐵墊板、預埋鐵座分別進行生產工藝驗證。在驗證其工藝可行性的基礎上,逐步完善方案,優化程序,達成設計目標,使得該解決方案可復制、可推廣應用。

                  三、總結

                     高速、重載扣件鑄造件自動打磨生產線,嘗試使用工業機器人,提供了高精度、大批量、小件的鑄造件打磨解決方案。經過對正在生產的鐵墊板和預埋鐵座分別進行打磨實踐,能每小時打磨鐵墊板300塊,已累計打磨10000多塊;能每小時打磨預埋鐵座350件,累計已打磨30萬件。不同類型的工件轉換比較方便。實踐證明,該扣件鑄造件打磨解決方案能滿足“面向鐵墊板,兼顧預埋鐵座”的既定目標,實現對高速、重載鐵路扣件鑄造件的有效覆蓋,打磨精度達到小于0.2mm。與人工打磨相比,預埋鐵座打磨造成的廢品率由9%下降到2%以下,節省勞力75%,操作人員的勞動強度和工作環境亦大大改善。

                     研究和實踐表明,應用工業機器人實現高速、重載扣件鑄造件的自動打磨是可行的。

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