機械設備自動化是這個世紀制造業發展的大趨勢，機器人產業將是一個陽光產業，未來的世紀是機器人技術極度發展的世紀，人類將從單調繁雜的體力勞動中解脫出來，將從事更加富有創造性的工作。自動生產線和自動化程度高的加工設備已經成為今后制造工廠的一個發展趨勢。單機自動化、整線自動化等自動上下料裝置的應用將越來越廣泛，這些裝置將用于加工工件的自動上料下料、工件翻轉、工件轉序等工作，滿足“快速、大批量生產的加工節拍”、“節省人力成本”、“提高生產效率”等要求。寧夏巨能機器人最新開發巨人-Giant系列“獨立控制門式機器人模塊”將為顧客提供更全面的服務。

1、G系列門式機器人模塊

1.1 概述

      獨立控制門式機器人采用模塊化設計，可以進行多種形式的組合，組成多臺聯機的生產線。模塊化的內容包括：立柱，橫梁，豎梁，托架體，控制系統，潤滑系統，自動托盤站系統，上下料倉系統，手爪系統等等，各模塊在機械上彼此相對獨立，控制上也是獨立的，可以在一定范圍內進行任意組合而不需要重新設計和制造，這套系統可以為車床、加工中心進行上下料，也可以為插齒機、磨床、清洗機等其他加工類別的設備進行上下料，使用G系列的機器人模塊可以組建高性價比的自動化生產線系統。

1.2   G系列門式機器人模塊的特點

   （1）獨立龍門式設計。安裝、調試可以與機床分開進行，機床部分只進行標準機的制造即可，機器人部分可以完全獨立在機床之外進行，所以即使在顧客的現場也可以對已經購買的機床進行自動化的改造和升級；

   （2）模塊化的機械手和橫梁。可以對各類加工設備進行加裝，而不需要分開規格進行多種類的制造；

   （3）機床可以采用門式機器人對應的機器人專用前門，也可以采用標準的自動門選項，即使是機床在制造過程中也可以隨時加裝機器人模塊；

   （4）獨立的料倉設計，可以選擇旋轉料倉和托盤料倉，這兩種料倉都采用獨立的控制系統，與機器人的主控制器之間只有簡單的確認信號；

   （5）G系列機器人模塊不依靠機床的控制器進行控制，而是采用獨立的控制單元，機器人故障時只需調整和維修機器人，而不影響機床的正常運轉。有多種控制器可供選擇，可以選擇三菱的FA自動控制系統，也可以選擇巨能機器人專門針對門式機器人系統開發的專用控制系統 。

   （6）采用FA自動控制系統，利用圖形化的界面加強對自動化設備和節點的監控和控制。所有的系統狀態和操作都可以通過觸摸界面完成，而不需要其他的監控和輸入設備，系統的重新設定也可以通過預置好的界面完成，簡潔方便；

   （7）采用CC-Link現場總線技術和閥島模塊，最大限度減少管線，方便排查故障。CC-Link 具有性能卓越、應用廣泛、使用簡單、節省成本等突出優點，其不僅解決了工業現場配線復雜的問題，同時具有優異的抗噪性能和兼容性。閥島不僅僅具有閥的功能，更是一個多功能終端，替代了體積龐大的電控箱，特別適合在機械手的運動部件上加裝。

   （8）自動潤滑系統，減少系統的故障率，減少維護時間;

1.3     G系列機器人模塊的規格參數

2、由G系列機器人模塊組成的無人自動加工系統（加工法蘭盤的案例）：

      加工的零件是一種典型的法蘭盤類零件，為其設計的自動生產線由2臺數控車床和1臺加工中心共計3臺機床組成，2臺車床共用一套G10系列的上下料機器人模塊，1臺加工中心配置一套G20系列的上下料機器人模塊，整線配置一個自動的上料倉和一個自動的下料倉，車床線和加工中心線之間配置了一個雙層自動托盤系統進行工序之間的聯接，托盤系統還可以進行工序間的物料緩沖，這樣既可以聯接兩個工序，又可以平衡兩個工序之間的節拍差異。在加工中心序的前端配置了自動視覺識別裝置，用于零件進入加工中心工序之前的角向定位。本方案實現對一個法蘭零件的全自動加工，加工內容是法蘭的兩個側面、內外圓、螺旋槽、端面的鍵槽和孔系等。由兩臺車床完成兩個側面、內外圓和外圓上螺旋槽的加工，其余的加工內容由一臺加工中心來完成，法蘭的螺旋槽是由帶銑軸的車床工序完成的，因為螺旋槽和法蘭端面的鍵槽和孔系有相位關系，所以車床工序完成后轉入到加工中心工序前需要做相位識別找正，相位識別采用視覺識別的方式，找正采用伺服系統實現，整套系統是獨立控制的。

2.1 法蘭盤零件的加工過程

2.1.1 由G系列機器人模塊組成的無人自動加工系統，最外面是防護欄，在線的最左面是上料倉，最右面是下料倉，線中間是負責物料轉運的自動托盤系統，物料從左向右流轉。

2.1.2   G10機器人為兩臺數控車床自動上下料,兩臺車床分別完成OP10和OP20的工序，在OP10和OP20工序之間配置有翻轉用的工位，在OP20工序完成后由在線自動檢測單元對零件工序間的質量進行控制。

2.1.3  G10機器人的機械手頭部采用90°布置的雙手爪設計（上料LH手爪和下料UH手爪），LH手爪從料倉中取料后，機械手進入到OP10工序的車床內部為其進行上下料，UH手爪將加工完成的零件取下，LH手爪將未加工的毛坯裝夾到卡盤上，然后機機械手退出機床，OP10車床開始進入下一個加工循環。

2.1.4  G10機器人從OP10工序的車床退出后進入到兩臺車床中間的翻轉工位，UH手爪將OP10工序完成的零件放入到翻轉工位進行180°翻轉，然后UH手爪夾持工件另外一端，退到安全距離后進入到OP20工序的車床待料區。當OP20車床完成加工后，G10機器人進入將OP20完成的零件取下，將OP10工序完成的零件裝夾上，然后退出機床，OP20機床繼續下一個加工循環。

2.1.5  G10機器人從OP20車床退出后，進入到自動檢測單元。

      自動檢測單元可以實現在線檢測：

     （1）在線質量控制，將不合格的零件放入不合格零件放置區；

     （2）實時反饋補償，檢測結果反饋給機床，機床對刀具數據實時補正從而保證穩定的加工質量。

 2.1.6  G10機器人將完成檢測的零件放入到車床線和加工中心線中間的自動轉運和儲料系統-雙層自動托盤系統。自動托盤系統采用獨立的控制，自動檢測上料位和下料位，由自身的程序控制托盤的轉運和儲料，而且是完全獨立于機器人和機床之外運行。

 2.1.7  G20機器人為一臺雙交換托盤的加工中心自動上下料，因為法蘭的螺旋槽和法蘭的端面鍵槽和孔系有相位關系需要做相位識別和找正，所以在進入到加工中心工序前設置有相位識別找正裝置。由G20機器人模塊組成的生產線的末端配置自動的下料倉。

 2.1.8  G20機器人從自動托盤系統的下料位抓取工件后，進入到自動視覺相位識別找正工位。相位識別找正工位采用視覺識別的方式，對由G20機械手放置在旋轉臺上的零件進行照相，經過圖像識別軟件系統處理后計算出轉臺應該旋轉的角度，然后傳送到伺服系統驅動電機進行動作，將零件轉動到到指定的相位，該裝置能有效保證工件在裝夾時正確的相位。

2.1.9  經過相位找正后，G20機器人為配備雙交換托盤的加工中心上下料。G20機器人的機械手頭部同樣采用90°布置的雙手爪設計（上料LH手爪和下料UH手爪）。首先UH手爪將加工完成的零件取出，LH手爪將車序過來找正過的零件放入到夾具中，在機械手進行交換零件的過程中，加工中心繼續對另一個工作臺上的零件進行加工。

 2.1.10  G20機器人將加工完成的零件放入到自動的下料倉中，至此一個零件完整的加工循環結束。在整個加工過程中，不需要人員來調整和設定機床和機器人系統，是一個完整的無人加工系統。

3、總結

      單純生產設備性能的提高，為提高生產效率所帶來的貢獻是非常有限的，只有制造模式和管理模式的變革，才能讓生產效率得到飛躍式的提高。