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数値制御加工における産業用ロボットの応用事例

Posted by: castingdie 2021-08-01 数値制御加工における産業用ロボットの応用事例 はコメントを受け付けていません

本稿では、FANUCロボットのモーターハウジング生産ラインへの適用について説明します。 ロボットの自動積み降ろし技術とiRVisionビジョンシステムの採用により、ロボットの軌道を合理的に計画することができ、産業用ロボットの処理技術と数値制御の処理技術を有機的に組み合わせることができます。 ワークは自動的に積み下ろしされ、完成品は自動的に積み重ねられ、高精度、高効率、低コストの加工が可能です。
キーワード:産業用ロボット、CNC加工用コンビネーション、産業用オートメーション
1.ファナックロボット
自動処理ラインには、2台のFANUCロボットM-20iAハンドリングシステムロボットが装備されています。 ロボットの1つは、歩行ロボットR1である。 FANUCサーボモータαiF12/ 3000で制御され、精密減速機、ギヤ、ラック駆動、高い再現性を持ち、レールの両側の機械レイアウトに容易に適応できます。

主に、粗加工品の把持、工作機械のローディング、および加工中のワークの把持に使用されます。また、処理された製品を取り出し、コンベヤベルトに搬送します。
もう一つの固定式ロボットR2は、ファナック独自のインテリジェントロボット技術(iRVisionビジョン機能)を使用して、完成品をバスケットに打ち抜きスタッキングします。 FANUCロボットM-20iAロボットの各部のジョイントはジョイントポイントまたは座標系です。 各関節の形状と位置は図1に示されています。

2.自動生産ライン設備のレイアウト
モータケーシング自動加工生産ラインは、供給コンベアとブランキングコンベアベルト(iRVisionビジョンシステムを装備)で構成されています。ウォーキングロボットR1(レールタイプ)、固定ロボットR2,2台のVM850立形マシニングセンタ、1台のCLX360 CNC旋盤、完成バスケット、システム制御キャビネットなどデバイスレイアウトを図2に示します。
 
処理ライン設備のレイアウト
CNC加工プロセス
ワークピースは図3に示すように大量生産用のモータケーシングです。材質はADC12アルミニウム合金です。 機械加工には、フェイスミーリング、タッピング、ボーリング加工などがあります。

 
図3.モータハウジングの部品図
 
部品処理操作の内容は次のように割り当てられます。
(1)図4に示すように、VM850立形マシニングセンタ1、M4ねじ切りボトム穴あけ、M4ねじ切りおよびミリング外側円筒ボス加工。
(2)図5に示すように、VM850マシニングセンタ2台、穴あけ用φ5.5mm、アパーチャ面取り加工工程。

 
(3)CLX360 CNC旋盤は、図6に示すように、内側の穴、段付きの穴、穴の面取りを行います。
 
さらに、特別な治具を設計する必要があります。 マシニングセンタのフィクスチャは内部クランプ方式を採用し、CNC旋盤は外部クランプ方式を採用しています。 ロボットとCNC工作機械の複合アプリケーション技術は、自動ローディングとアンローディングによってワークピースを加工して加工効率を向上させます。

4.ロボットの自動積込・積載動作設計
空気圧、センサ、機械部品を含むワークピースの形状特性に基づいてロボット用空気圧固定部品を設計します。
ワーク処理プロセスは次のとおりです。
1.ブランクワークをインフィードコンベア上に置きます。
2.歩行ロボットR1複合治具は、粗加工されたワークを把持してマシニングセンタ1の位置に移動し、マシニングセンタ1の専用治具にワークを載置する。 図7に示すように。
 

3.マシニングセンタ1の完成後、歩行ロボットR1の複合爪は、ワークピースを取り除いてマシニングセンタ2の位置に移動し、マシニングセンタ2の専用治具にワークを搭載する。 図8に示すように。
 
4.処理センタ2が完成した後、歩行ロボットR1は、CNC旋盤の位置までワークを取り込み、専用の治具にワークを搭載する。 図9に示すように。
 
ワークピースが機械加工された後、ワークピースは取り外され、ロボットはワークピースの反転とスワップ位置を実行するためにワークピースターンテーブルまで歩いて行きます。 図10に示すように。
 

5. ワークピースがターンテーブルで交換された後、ロボットR1は、最終製品をアンローディングコンベア上に置く。 図11に示すように。
ワークピースはロボットR2によってアンロードされ、完成したバスケットに自動的に配置されます。 図12に示すように。
 

これで完全なプロセスが完了しました。 各処理ステップは、対応するビートを有する。 CNC加工プログラムとロボットモーションプログラムを調整した後、CNC加工とロボットのローディングとアンローディングを完璧に組み合わせることができます。

特別な治具設計
3つのCNC工作機械のそれぞれの加工作業によれば、3組の複合空気圧クランプを設計し、以下のように導入した。
(1)立形マシニングセンタ1特殊治具:
外部ボスの穿孔、タッピング、フライス加工用垂直マシニングセンタ1。 ピンの両側にピンを備えた固定具は、ワークを位置決めし、空気圧回転クランプでクランプするように設計されています。 図13に示すように。
 

(2)立形マシニングセンター2専用治具:
垂直マシニングセンタ2、ドリル6φ5.5mmスルーホール、穴あけ面取りプロセス、ワークピースをクランプするための空気式3ジョー自己センタリングチャック、2つの弾性V字型ブロック方向固定具を備えています。 図14に示すように。

 

(3)CNC旋盤のための特別な固定具:
CNC旋盤は、内孔、刻み穴、穴面取りの加工に使用され、二重ピン位置決めワーク付き治具と空気圧回転クランプクランプ法が設計されています。図15に示すように。
 
6.ロボット、PLCおよびCNC機械インターフェイス
ロボットとCNC機械の安全な協調を確保するためには、ロボットとPLCとCNC機械との間の安全で信頼性の高い通信接続が確立されなければならない。
ハードウェア側では、3つの間の対応する入出力ポイントがシールドケーブルで接続されます。
ソフトウェア側では、ロボットとPLCインターフェース用の専用ソフトウェアでマシンとロボットの現在の状態を収集し、ロード/アンロードロジックに対応する対応する制御プログラムをプログラムして、CNCマシンとロボット間の効率的な通信を実現します。
キーポイントは、緊急停止信号、CNC機械準備完了信号、ロボット備品空気信号、緩い固定具信号およびCNC工作機械の安全ゲート信号に対処する必要があります。 図16に、CNCマシンの状態監視画面を示します。

7.結論
産業用ロボットの開発に伴い、インテリジェントロボットのレベルが高まり、ロボットの応用範囲も拡大しています。 CNC工作機械の補助部品として、産業用ロボットの自動装填および取出機構は、工作機械製造業者およびユーザーによってますます評価されている。
ロボット制御システムと機械制御システムとの間のエラーのない迅速な通信とロボット動作の精度は、システムの機械加工プロセスの信頼性を保証する。 本稿で紹介した自動加工生産ラインは、ロボット技術、PLC技術、センサ検出技術、通信技術、数値制御技術などの先端技術を結集しています。 産業用ロボットとCNC工作機械の技術の組み合わせが実現され、CNC工作機械の動作モードを簡素化し、CNC工作機械の動作安全性を向上させ、作業者の労働強度を低下させる。 ワークロードとアンロードと自動処理が密接に接続されているため、作業効率が大幅に向上し、適用価値が高くなります。