曲軸是發(fā)動機引擎的主要旋轉機件，裝上連桿后，可承接連桿的上下(往復)運動變成循環(huán)(旋轉)運動。是發(fā)動機上的一個重要的機件，其材料是由碳素結構鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個重要部位：主軸頸，連桿頸，（還有其他）。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個典型的曲柄滑塊機構。曲軸的潤滑主要是指與搖臂間軸瓦的潤滑和兩頭固定點的潤滑． 曲軸的旋轉是發(fā)動機的動力源。也是整個機械系統(tǒng)的源動力。

　　曲軸粗加工將廣泛采用數(shù)控車床、數(shù)控內銑床、數(shù)控車拉床等先進設備對主軸頸、連桿軸頸進行數(shù)控車削、內銑削、車-拉削加工，以有效減少曲軸加工的變形 量。曲軸精加工將廣泛采用CNC控制的曲軸磨床對其軸頸進行精磨加工。此種磨床將配備砂輪自動動平衡裝置、中心架自動跟蹤裝置、自動測量、自動補償裝置、砂輪自動修整、恒線速度等功能要求，以保證磨削質量的穩(wěn)定。高精設備依賴進口的現(xiàn)狀，估計短期內不會改變。

　　采用機器人上下料系統(tǒng)具有以下優(yōu)越性：

　　（1） 生產(chǎn)效率高：要提高生產(chǎn)效率，必須控制生產(chǎn)節(jié)拍。除了固定的生產(chǎn)加工節(jié)拍無法提高外，自動上、下料取代了人工操作，這樣就可以很好的控制節(jié)拍，避免了由于人為因素而對生產(chǎn)節(jié)拍產(chǎn)生的影響，大大提高了生產(chǎn)效率。

　　（2） 工藝修改靈活：我們可以通過修改程序和手爪夾具，迅速的改變生產(chǎn)工藝，調試速度快，免去了對員工還要進行培訓的時間，快速就可投產(chǎn)。

　　（3） 提高工件出場質量：機器人自動化生產(chǎn)線，從上料，裝夾，下料完全由機器人完成，減少了中間環(huán)節(jié)，零件質量大大提高，特別是工件表面更美觀。
             

　　蘭生機床上下料機器人的集成合作伙伴，沈陽萊茵機電設計開發(fā)的自動上下料機器人（機械手）代替人工操縱，自動上下料，構成自動化生產(chǎn)單元或組成自動化生產(chǎn)線（從毛坯開始到加工成成品，整套生產(chǎn)線全部采用機械手完成）。此種生產(chǎn)方式是進行高速、高效、高質曲軸生產(chǎn)的有效方式，也是現(xiàn)代加工生產(chǎn)技術的發(fā)展方向。 
　　自動上下料機器人構成及硬件分析 
　　曲軸自動上下料機器人由供料倉或輸送帶、旋轉手爪、機器人控制系統(tǒng)、機器人防護、自動潤滑系統(tǒng)、自動刀具檢測系統(tǒng)、吹氣自動排削等組成。下面我們就主要的系統(tǒng)部件進行介紹： 
（1） 供料倉（圖2） 
　　為了盡量節(jié)省勞動力，節(jié)省空間，提高曲軸加工的效率，我們將毛坯或半成品放置在供料倉內。通過抓取機構或者上料機械手直接抓取，放置到指定位置。經(jīng)過合理的機床排布設計和工藝設計，采用供料倉可以大大節(jié)省空間和中間環(huán)節(jié)的時間，大大提供工作效率。由于工件、加工節(jié)拍以及廠家車間規(guī)劃不同，我們采用多種供料倉結構，例如固定貨架、鏈條傳動、移動托盤等結構。 

（2）輸送帶（圖3） 

　　曲軸機床上下料除了采用供料倉作為供料機構外，還可以采用輸送帶的方式進行供料。沈陽萊茵根據(jù)曲軸的結構特點及加工工藝流程對輸送帶進行改進，輸送帶類型以及工件托盤形式采用多種結構，例如摩擦鏈帶，摩擦滾子鏈，托盤鏈帶等等。工件的托盤結構也采用多點支撐的結構，在保證工件平穩(wěn)性的同時，也提高了定位精度，同時也考慮手爪抓取方便。 

　　輸送帶上下料機構可根據(jù)生產(chǎn)的需要，在長度和工件擺放上進行設計。按照整套曲軸生產(chǎn)工藝流程，專門設計一套傳輸裝置，在此傳輸裝置上可以對機床進行上料操作，也可以對同一道工序機床進行下料操作。通過傳輸裝置的控制以及料架結構的特殊機械控制，保證上料和下料的協(xié)調、合理的運行，不會出現(xiàn)影響機器人上下料的節(jié)拍，進而降低生產(chǎn)效率的情況。 
（3）X,Z軸機械手（圖4） 
　　曲軸從毛坯到成品需要多道加工工序完成，所以我們用機器人完成整套工序的上下料。根據(jù)加工工藝和節(jié)拍不同，我們可以用一個機器人給一臺機床上下料，也可以用一個機器人給2臺機床上下料。在保證加工質量和效率的同時也節(jié)省了成本，每臺機器人即是獨立工作，同時也通過接收工序之間的前后關聯(lián)控制信號，協(xié)調工作，完成整套加工工藝。 

　　二維機器手作為獨立單元安裝在桁架橫梁上，可以對機器手X軸與地面的平行度做調整，可以對Z軸與地面的垂直度進行微調。避免了其它廠家桁架橫梁就是機器手的水平軸，現(xiàn)場調節(jié)很難，橫梁中間會下沉的現(xiàn)象，桁架的高度和長度根據(jù)機床高度以及加工工藝要求是單臺機床還是多臺機床進行設計。 
　　由于水平和垂直軸承受較大負載，運行速度比較高，所以為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們采用德國Roboworker公司的大負載直線運動單元（圖5）。采用齒輪齒條驅動方式，鋼柱或直線導軌作為支撐，提供足夠的支撐力、足夠的剛性，保證快速移動和快速升降時平穩(wěn)運行。 

　　由于存在一臺機器人給一臺機床上下料和一臺機器人給2臺機床上下料的情況，所以垂直軸采用了2種形式：①單Z軸雙手爪（圖6），②雙Z軸雙手爪（圖7，每個Z軸配一個手爪）。
                             
　　雙手爪所占用的空間比較大，如果有些工序所采用的加工機床內部空間允許，無論是給一臺機床還是給2臺機床上下料，我們都可以采用單Z軸雙手爪的結構，這樣就會節(jié)省上下料的時間，提高效率。如果機床內部空間不能放下2個手爪，我們只能采用雙Z軸的結構，每個Z軸配一套手爪，通過節(jié)拍分析，合理安排手爪的運動軌跡。 
（3）旋轉手爪（圖8）　　　　　　　　　　　　　　　　
　　      

　　手爪在自動上下料生產(chǎn)線中占有重要的地位，設計好的手爪，可以提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性，提高效率。根據(jù)曲軸的結構特點，沈陽萊茵設計專門的氣動手爪，簡單、可靠的手指夾具；保證對工件準確抓取，氣動傳動機構；提高足夠的夾持力，保證工件運動中不脫落，位置檢測開關；保證工件準確定位，順利夾持，伺服旋轉機構；順序完成上料，卸料二步工序，提高效率。 
（4）機器人控制系統(tǒng) 
　　機器人控制系統(tǒng)是整條自動化線的大腦，控制著每部分機構，即可以獨立工作，也可以協(xié)調合作，順利完成生產(chǎn)。機器人控制系統(tǒng)功能： ①對機器人運行軌跡進行編程；②對各部分機構獨立操作；③ 提供必要的操作指導及診斷信息；④ 能協(xié)調機器人與機床之間的工作過程；⑤ 控制系統(tǒng)具有豐富的I/O口資源，可擴展；⑥多種控制模式，如：自動，手動，停止，急停，故障診斷。 
（5）其他 
　　除了上面講到的機床上下料的主要結構外，還有些輔助的結構，如機器人防護、自動潤滑系統(tǒng)、自動刀具檢測系統(tǒng)、吹氣自動排削等，他們在整個機床上下料系統(tǒng)中同樣發(fā)揮著重要的作用，他們保證著機床上下料機構可以安全、精確的運行。 
　　沈陽萊茵機電設計開發(fā)的曲軸自動上下料機器人具有操作方便，效率高，應用廣泛，工件質量高等優(yōu)點，同時將操縱工人從繁重，單調的工作環(huán)境中解救出來，越來越受到曲軸生產(chǎn)廠家的青睞，擁有此套生產(chǎn)線勢必能凸顯企業(yè)生產(chǎn)實力，提高市場的競爭力，是曲軸生產(chǎn)加工的發(fā)展趨勢。