打磨机器人维修与自动打磨解决方案的设计

2020/6/22 16:19:19admin6

   友仪机电专注于打磨机器人维修和保养工作,在多年的维保工作中发现,高速重载扣件的铸造件常用的结构形式为铁垫板和预埋铁座,是扣件的重要基础件,对其力学性能要求严格。因其结构紧凑、尺寸小,毛坯件不进行机械加工直接安装使用。因为工件有的尺寸有装配要求,尺寸精度影响线路的平顺性和轨距,故对尺寸精度要求也很高,因此对打磨的要求更加严苛。这类工件数量大售价低。人工打磨质量不稳定,劳动强度大,操作环境差,安全风险大,打磨效率低,对于一些因空间限制难以打磨的毛刺,还容易因打磨不当造成产品报废。一些结构复杂的高速、重载扣件铸造件因打磨造成的废品率高达15%左右。因此高速重载扣件铸造件的打磨是看似简单却十分精细的技术活。

一、自动打磨解决方案设计

   为解决高速重载扣件铸造件的高效自动打磨问题,针对高速重载扣件铸造件结构特点及打磨要求,本着面向需求、解决问题的原则,确定“面向铁垫板,兼顾预埋座”的基本要求,研制高速重载扣件铸造件自动打磨生产线。生产线应当做到当班产品当班清理打磨完成,在铁垫板与预埋铁座之间可以快速转换,同时能够很方便地调整不同规格的铁垫板或预埋铁座尺寸。

1、设定目标

根据设定的目标,生产线方案设计需要考虑到铸造件生产线的生产能力、对应的生产节拍指标必须满足铸造件生产线的班产量,实现生产的流畅运行,单件产品的打磨时间约11.5s、生产线的柔性满足产品多个位置的打磨,并兼容多款产品的共线生产、物流问题、产品在夹具上的定位以及最小占地面积等,因此方案设计决定整个生产线建设的成败和技术水平。按照机器人的工作节奏,通过理论计算和数值模拟,单台机器人抓取工件时间约12s含视觉识别,打磨时间约10s,放回工件的时间约10s

2、机器人配置

采用6台机器人两两一组,分别组成3个独立的打磨工作单元,由人工通过起重设备将待打磨工件运送到供料处,机器人自动识别工件并抓取、打磨,然后放到输送皮带上,输送到集中出料处,由专用料框收集,集满一筐统一搬运。

3、作业流程

系统作业时,通过安装在前置机器人臂上的照相机拍照,对托盘上码垛的铁垫板进行视觉定位以便准确抓取,将铁垫板搬运到供料台指定的位置,打磨机器人按照设定的毛刺参数对产品进行打磨。为了保证打磨的效率和质量,要对设置在铁垫板一侧的浇冒口进行识别,以便调用相应的浇冒口打磨程序和参数对浇冒口及其附近的毛刺进行打磨。打磨过的产品由后置机器人在下料托盘重新码垛。数值模拟结果表明,该方案单台打磨机器人打磨高速铁路扣件铁垫板的时间分布为抓取工件7-8s、打磨作业约12s、放下中间台工件78s。该方案将视觉识别任务交给前置机器人,并在前置机器人、打磨机器人、后置机器人之间设置中间工作台,减少了打磨机器人的等待时间,节省了打磨机器人的辅助时间,工作效率明显提高。单台打磨机器人平均工作节拍提高到25-27s,系统节拍约在14s以内,基本能实现设定的目标。

二、方案实施和系统应用

   通过反复推敲、数值模拟,经过较全面的技术评审,确定方案的可行性,遂决定投入资金购置设备,搭建示范生产线。同时着手加工与生产线配套的工装、夹具,对特定的产品铁垫板、预埋铁座分别进行生产工艺验证。在验证其工艺可行性的基础上,逐步完善方案,优化程序,达成设计目标,使得该解决方案可复制、可推广应用。

三、总结

   高速、重载扣件铸造件自动打磨生产线,尝试使用工业机器人,提供了高精度、大批量、小件的铸造件打磨解决方案。经过对正在生产的铁垫板和预埋铁座分别进行打磨实践,能每小时打磨铁垫板300块,已累计打磨10000多块;能每小时打磨预埋铁座350件,累计已打磨30万件。不同类型的工件转换比较方便。实践证明,该扣件铸造件打磨解决方案能满足“面向铁垫板,兼顾预埋铁座”的既定目标,实现对高速、重载铁路扣件铸造件的有效覆盖,打磨精度达到小于0.2mm。与人工打磨相比,预埋铁座打磨造成的废品率由9%下降到2%以下,节省劳力75%,操作人员的劳动强度和工作环境亦大大改善。

   研究和实践表明,应用工业机器人实现高速、重载扣件铸造件的自动打磨是可行的。

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