本篇文章内容由[中国幕墙网ALwindoor.com]编辑部整理发布：
摘要：幕墙加工桁架式机器人自动流水线，是针对幕墙零部件加工而设计的专用流水线，主要完成幕墙型材切割、铣削、端面加工等工序，加工过程全部自动完成。流水线通过计算机编程，程序控制，每个加工工序的零件转运，通过流水线机手臂自动转运，减少人工搬运和机床加工的准备时间，提高了加工精度和产品质量，为企业MES系统实现提供软硬件准备，实现幕墙加工自动化和智能化。
关健词：幕墙加工流水线;智能机器人;幕墙加工设备
1、前言
建筑幕墙作为建筑物外装结构，框架构造采用铝型材作为主要材料，使用不同的装饰风格，满足建筑物外装的需求，以达到保护建筑物进行装饰造型，实现保温、隔热、遮风挡雨的建筑功能。近几年从单元式幕墙、双层幕墙大力发展，逐步形成光伏幕墙、遮阳板幕墙、生态幕墙、智能幕墙、装配式幕墙等多样式幕墙，每年在中国有近3000亿元幕墙的生产产值，形成以大企业规模化生产，追求高质量快速施工的幕墙生产模式。在这大背景情况下，迫使幕墙企业适应市场需求，提供高品质、高效率的生产模式，幕墙加工采用桁架机器人自动流水线应运而生。幕墙自动组装流水线、施工现场单元幕墙（词条“单元幕墙”由行业大百科提供）辅助安装机器人等智能化生产机器也将会得到大力发展。
2、机器人流水线主要功能
幕墙加工的机器人自动流水线，从结构上分有关节机器人和桁架机器人，幕墙材料主要是细长杆，适用桁架机器人，保证定位准确，移动方便，操作简单快捷，还具有加工过程可控，可提供一个安全整洁的生产环境。
幕墙桁架机器人自动流水线，主要由切割工序，铣削工序，端面加工工序，机器手自动移动工件，使幕墙零件加工在一条流水线中，完成代替人工完成工作。
桁架流水线采用德国倍福控制系统，各执行机构使用无线传输信号，快速准确，将为企业未来使用MES系统提供硬件准备。
这条流水线采用灵活的操作模式，可整条线联动，也可各加工设备独立操作，为企业提供不同加工模式的选择。
在当前疫情后人工资源紧张的条件下，使用整条流水线可以节省8个人左右，整条线只需2人操作，可为企业节省人工成本的支出，劳动生产率也得到提高，每天8小时可生产近100多根标准幕墙料。在合理码放惰况下，两条流水线也只需2人操作。
操作软件采用图形人机对话，每更换一种型材截面的加工，编程时间可在30分钟内完成，大大缩短了生产准备时间，提高流水线的有效加工时间。
软件的学习人员只需高中文化程度就可以掌握，方便操作人员使用。
幕墙桁架机器人流水线，是由计算机、信号采集、系统计算、加工程序编程、执行机构及各种辅助装置组成，通过标准的运行程序保证加工过程的准确性和一致性，对幕墙产品的质量起到重要的技术保证。
3、幕墙型材加工主要工艺流程
幕墙零部件加工主要有切割完成图纸要求的长度尺寸，完成型材各种安装孔的铣削加工，同时还要完成型材的端面加工。传统加工模式，主要使用单工位的专用设备加工，每道工序之间需要人工转运型材，生产效率很低，劳动强度（词条“强度”由行业大百科提供）高。桁架式机器人自动流水线，使整个加工工艺流程连成一个整体，从进料端输入型材，中间由机械手自动转运型材到各个工序位置，加工完成后自动输出成品幕墙零件。
4、主要机械结构和控制系统
桁架机器人流水线机械结构主要分为二大部件：桁架和机械手。桁架主要由立柱、横梁、导轨和辅助支承结构组成，材料采用结构钢焊接和螺接组合方式，保证机械手在运动过程中稳定。机械手主要完成抓取型材，可完成X,Y,Z直线坐标行走，并可A轴方向180度旋转，电驱动电机通过减速器运动，减速器采用本公司发明的高精度行星减速器(专利号;ZL2015 0520658X)，保证机械手准确抓取型材，高传动精度的行星减速机，包括太阳轮、行星架、多个行星轮和齿圈，每个行星轮分别安装在一个行星轮轴上，多个行星轮分别与齿圈相啮合，行星架包括刚性骨架，刚性骨架上环绕齿圈的中心均布地设有多个行星轮轴安置孔或多个行星轮轴安置槽，每个行星轮轴安置孔或行星轮轴安置槽内分别设有一个挠性杆，每个挠性杆分别与对应的行星轮轴安置孔或行星轮轴安置槽的内壁固定相连，每个行星轮轴分别安装在一个挠性杆上，全部挠性杆环绕行星架的中心设置，每个挠性杆分别可沿行星架的径向调整位置。因幕墙型材表面光滑、异型、且重量重的特点，在机械手设计时增加杠杆结构和真空吸盘等辅助装置，保证夹持型材不脱落，并在Z 轴方向增加了自锁装置，保证在停电时型材不会移动和脱落，保护操作人员安全。
幕墙型材加工一般细长杆零件，适用于桁架机器人流水线，从工位来看可组成多工位加工，采用桁架机器人流水线主要几方面优点：
4.1.采用高强度结构，整体强度高，不易振动摇晃，运动机构采用直线轴承（词条“轴承”由行业大百科提供），承载能力强，运行精度高。
4.2. 安装调整要求低，相比繁杂的关节机器人，编程轨迹操作人员容易理解，操作简单。
4.3. 系统采用闭环设计，实时检测机械手系统位置与实际位置相符合，随时保证Z轴机械锁死，防止发生安全事故。
4.4. 桁架机器人手臂运行为直线坐标，不用计算关节机器人旋转半径的轨道，可节省占地空间。桁架机械手，包括桁架机械手支承框架、X轴行走梁架、Y1行走梁、Y2行走梁、Z轴行走柱和转轴支架;Y2行走梁安装在X轴行走梁架上，Y2行走梁可沿桁架机械手支承框架的Y轴方向滑动;Z轴行走柱和Y2行走梁连接，Z轴行走柱可沿桁架机械手支承框架的Z轴方向滑动;Y1行走梁可沿桁架机械手支承框架的Y轴方向滑动;X轴行走梁架和Y2行走梁连接，X轴行走梁架可沿桁架机械手支承框架的X轴方向滑动;Z轴行走柱的底部安装挂架;挂架上安装多组抓取组件;转轴支架固定在挂架上;转轴支架上安装转轴旋转组件，转轴旋转组件驱动挂架沿桁架机械手支承框架的A轴旋转。
4.5. 桁架机器人流水线，运行精度高，重复定位精度可达到0.05mm，比同重载的关节机器人精度更胜一筹。流水线包括桁架、多个桁架机械手和多个加工工位;相邻两个加工工位之间设置一个桁架机械手;桁架机械手和每个加工工位分别连接一个控制模块;桁架机械手安装在桁架上，且桁架机械手在桁架上滑动;多个加工工位包括切割工位、钻孔工位和端铣工位;桁架机械手和加工工位均包括控制电机和逻辑检测开关;控制模块用于接收逻辑检测开关的信号来控制控制电机。自动化流水线一般由多个模块式的工作单元组成。每个工作单元的电气控制板上都配备有一个控制器，分别控制每一个工作单元的执行功能。在各个单元之间一般通过网络通信线路连接起来。流水线中的各个单元可自成一个独立的系统运行，同时也可以通过网络互联构成一个分布式的整机控制系统运行。此时，各个运行设备之间能自动协调工作，实现整条加工流水线统一控制，同时也可保障各工序独立运行。实现了自动化生产线整机稳定有序地运行。整个流水线采用德国倍福控制器，通过主机计算机通用局域网络传送信号，同时各运动点反馈信号给计算机，实现闭环控制，在操作界面采用人机图形对话，便于操作人员编制程序，在机械手运行调试时可采用仿真自动编程，能快速编制机械手运行轨迹，节省换料过程中准备时间，一般操作人员可在半小时左右完成一个新的程序，在实际使用过程中得到用户的肯定。
5、实践
2019年公司与无锡恒尚装饰工程有限公司联合开发的加工桁架式机器人自动流水线生产线，于2020年中在无锡恒尚新厂正式投入使用，并申请多项国家发明和实用型专利,开始使用过程中大家普遍关心几点问题：
5.1， 机器人流水线是否方便编程，更换料时重新编程需要多长时间?
5.2，生产过程中是否安全可靠，是否有保护措施?
5.3，生产效率是否比传统加工方式提高?
在实际使用过程中得到肯定，新编程的加工程序一般在30分钟内完成，人员从原10人压缩到2人。一条生产线从原单班生产80根左右，可提升到100~160根标准型材。
每年可为企业节省大量人力成本，降低人工成本达60%左右，场地也得到充分利用，产品质量得到保障，产能也上升近30%左右，实践证明自动化智能化是现代大型企业必然选择的生产模式。
6、结论
幕墙加工桁架式机器人自动流水线，采用现代计算机网络技术，为企业完成技术升级改造，完善MES系统的管理，提供有力的技术支持。未来幕墙加工生产过程，采用桁架机器人流水线，自动组装流水线及现场施工安装机器人等智能设备，必将使幕墙生产和安装更加自动化，更加智能化，逐步形成新一代幕墙生产模式。
