研磨和拋光作業(yè)中，機器人自動化應(yīng)用憑借優(yōu)異的效率和一致性效果，被越來越多生產(chǎn)者納入升級計劃。但要實現(xiàn)最終有效的自動化打磨，需要細(xì)致的機器人單元設(shè)計，進(jìn)行大量實踐工作。

3M機器人專家依托多年來的研磨行業(yè)經(jīng)驗，總結(jié)出機器人自動化打磨單元設(shè)計需考慮的一系列技術(shù)因素。今天小編就為大家分步拆解，助您的產(chǎn)線釋放自動化“磨”力。

機器人有效載荷

機器人的有效載荷是運行中它將承載的最大重量加上它將施加的力。承載的重量包含與機械臂相連的一系列物項：力控和視覺系統(tǒng)，磨料或抓取的元件，被操控的部件等。因此一定要保證機器人的額定能力高于預(yù)期有效載荷。因為如果機器人在最高有效載荷下運行，可能會限制加速及靈活性。機器人單元的占地空間會隨著機器人有效載荷及尺寸的增加而增加，所以在設(shè)計您的系統(tǒng)時需要注意空間上的限制。

輔助設(shè)備的類型

除了機器人，一套機器人單元還包括許多輔助設(shè)備，它們在工藝作業(yè)中不可或缺。比如落地式打磨機（如砂帶機），臺式打磨機（如砂輪機），抓取設(shè)備，測量與檢驗設(shè)備等，以及零件架。他們都會增加機器人單元的占地空間和前期成本。

落地式砂帶機

落地式砂帶機

抓取設(shè)備及零件架

輔助電機的馬力

類似于機器人的有效載荷，輔助設(shè)備上的電機也一定要有足夠功率，以便執(zhí)行所需應(yīng)用。而牢記電機的工作周期（電機的不間斷運行時間）也很重要。如果忽略這些重要因素，有可能招致頻繁的電機更換，增加成本。

電機轉(zhuǎn)速與磨料性能

每一種磨料都與具體應(yīng)用密切相關(guān)，并且針對特定速度下運行而設(shè)計。以最合適的速度運行磨料對于在磨削過程中獲得理想結(jié)果而言至關(guān)重要。例如，纖維砂碟在負(fù)載下運行得太慢就很難發(fā)揮其優(yōu)勢，因此要確保設(shè)備能夠以最優(yōu)速度來運行磨料。若運行速度太慢，磨料性能將受影響。

隨著磨料的使用，性能也會發(fā)生變化。例如，砂帶的性能通常會隨時間推移而發(fā)生變化（因為研磨顆粒會消耗），砂輪的表面速度將會隨磨損而下降（因為直徑會減?。?。表面速度的下降會影響磨料性能，而一臺可以設(shè)置變速的電機能夠?qū)@些變化作出補償。

3M研磨專家貼士

TIPS

注意，雖然磨料性能最終會隨著礦砂消耗下降，但不同磨料的選擇依然大有不同。

3MCubitronII系列產(chǎn)品使用3M精密成型礦砂，鋒利一致的三角形礦砂在研磨中斷裂出新的尖角，保持銳利繼續(xù)參與打磨，比普通礦砂更加耐耗，減少磨料性能變化對自動化打磨的影響。

3M精密成型礦砂

比如含有3M精密成型礦砂的982C/982CX Pro纖維砂碟，以及CubitronII研磨砂帶系列，就是非常適合機器人自動化打磨應(yīng)用的磨料。

管理磨料的更換

由于磨料會隨著時間推移而磨損，您的機器人需要考慮到切割效率或砂輪直徑的變化。隨著切割速度的下滑，可以對機器人進(jìn)行編程以增大作用力或轉(zhuǎn)速，進(jìn)而完成補償。

同時，需要考慮磨料更換的工藝，大多數(shù)情況下，該過程可以完全自動化或半自動化進(jìn)行操作。

多步驟過程中的操作順序

需要確定機器人單元中的最佳操作順序是什么——機器人將要抓持工件還是磨料？

若機器人操作的是工件，那么這一系列磨削步驟可能只需要讓機器人將工件帶到多臺研磨機。若機器人操縱的是磨料，您可選擇使用換料工具，從而讓機器人針對不同的步驟抓取正確的磨料。

機器人抓取工件

機器人控制磨料

粉塵收集

如同手動磨削操作一樣，您需要考慮解決機器人單元中的集塵問題。無論是采用濕式還是干式集塵方法，必須要減少機器人單元中的粉塵，以確保電機最佳表現(xiàn)和成品工件清潔度。若不考慮集塵，粉塵將會快速積聚，導(dǎo)致不得不停工進(jìn)行機器人單元的清潔及其零部件的維護(hù)工作。

3M研磨專家貼士

TIPS

3M全新Xtract 網(wǎng)格砂碟系列，精密成型礦砂和專業(yè)孔型的結(jié)合，減少粉塵的堆積，為機器人自動化打磨提供了新的選擇。

力量控制與感應(yīng)系統(tǒng)

不同于操作員，機器人無法感應(yīng)到環(huán)境并根據(jù)需要作出判斷與調(diào)整。因此必須對其進(jìn)行編程設(shè)置，使其沿特定路徑行進(jìn)并開展重復(fù)性運動。

如果沒有力量控制，很難在磨削過程中取得一致的結(jié)果。大多數(shù)磨料都是在特定的壓力范圍內(nèi)才有最佳表現(xiàn)。與僅采用機械臂位置控制相比，力量控制可以讓機器人施加更加可控的力。

同樣地，視覺系統(tǒng)允許機器人根據(jù)外部因素作出過程調(diào)整。這些系統(tǒng)可檢測到進(jìn)入部件的方位并調(diào)整機械臂末端的抓手，從而正確拾取部件。

溫度測量設(shè)備作為不太常見的感應(yīng)技術(shù)，在某些情況下能扮演重要角色。一般用于熱敏性基材，并用于測量部件的溫度，以免基材過熱。

3M研磨專家貼士

TIPS

3M精密成型礦砂切削式打磨，相比形狀不規(guī)則的普通礦砂“刨削”式打磨，更減少熱量堆積。比如984F砂帶冷切削的特性，尤其適合熱敏金屬的打磨。

再抓取需求

當(dāng)需要讓一個部件的多個表面朝向磨料時，可能要多次放下并拾取一個工件。若工藝過程中是將工件帶到磨料處，那么再抓取可能會對循環(huán)周期有著重大影響。機器人需要重新抓取每個部件的次數(shù)越多，對周期時間的影響也就越大。同時，還需要考慮抓力大小。機器人末端的抓手必須具備足夠強度以應(yīng)對施加力才能完成部件的正確夾固。例如，輕型抓手將無法在高壓機器人應(yīng)用（如澆口研磨）中完成部件的正確夾固。

機器人持工件進(jìn)行澆冒口打磨

操作人員安全

您的操作人員將偶爾需要對機器人作出干預(yù)——更換磨料，清除切屑，或其他臨時工作，必須考慮人員的安全。機器人單元設(shè)計期間，應(yīng)考慮到“上鎖掛牌”規(guī)程，機器人防護(hù)設(shè)備，以及其他保障安全的方法（如聯(lián)鎖和接近開關(guān)）。

設(shè)計完備自動化的過程頗具挑戰(zhàn)。如果能夠從以上關(guān)鍵因素出發(fā)，進(jìn)行周全的考慮設(shè)計，成功的可能性將大大提高。當(dāng)然，建立機器人打磨單元之后，需要更多的測試、驗證和調(diào)整優(yōu)化，正確磨料及打磨方式的選擇也是影響后續(xù)效率的主要因素。3M在機器人自動化打磨應(yīng)用方面的專業(yè)經(jīng)驗和產(chǎn)品就能為您提供充分支持。