机器人及数控机床

机器人及数控机床（精选7篇）

机器人及数控机床 篇1

引言

工业机器人技术水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志[1]。在发达国家, 工业机器人自动化生产线成套装备己成为自动化装备的主流及未来发展方向[2]。国外汽车、电子、工程机械等行业己大量使用工业机器人自动化生产线。我国的机器人产品生产企业比较少, 企业年产值相比国外企业仍有较大的差距, 没有形成规模化生产。我国市场上机器人总共拥有量近8万台, 仅占全球总量的0.56%。随着市场竞争的加剧和用工成本的增加, 国内企业对工业机器人和自动化成套装备需求不断增加, 预计到2015年, 中国将成为年装机需求最大的国家[3]。

我国汽车、电子、工程机械、制造等行业, 数控生产线信息化、智能化程度提升空间大, 迫切需要具有信息化、柔性化、可扩展, 性能先进、质量稳定的机器人数控机床管控系统, 实现制造过程全方位的信息化和自动化。为此, 本文提出了一种机器人数控机床管控系统, 通过信息流将各种数控机床、机器人组成柔性化生产线, 实现自动化作业、质量监控等功能。

1 机器人数控机床管控系统结构

1.1 机器人数控机床管控系统组成与工作过程

机器人数控机床管控系统包括:自主导航 (AGV) 运料单元、模块化机器人单元、智能数控机床单元、过程监控单元和管控单元。其中, 管控单元以工控机为硬件平台, 以管理信息系统综合信息平台为软件, 作为上位计算机, 负责其他单元的总调度;AGV运料单元、模块化机器人单元和智能数控机床单元由自配或外配控制器通过I/O接口通讯, 根据通讯协议, 接收管控单元控制信号, 反馈管控单元执行信号, 执行作业;过程监控单元硬件表现为现场级控制器, 通过固连在其他单元上的传感器, 实时监控作业过程, 记录相关统计数据, 并进行质量监控, 与管控单元实现通讯。机器人数控机床管控系统结构框图如图1所示。

机器人数控机床管控系统工作过程为:待加工零件的机械三维模型图导入管控单元, 管控单元提取工艺参数, 调度智能数控机床单元、模块化机器人单元和AGV运料单元, 确定其数量和类型后, 发出控制指令, 进行调度。AGV运料单元接收到指令信号, 到指定位置, 模块化机器人单元搬运机床夹具和原材料, 装车。

AGV运料单元按照规定路线, 将其搬运到指定位置, 模块化机器人单元根据指令为数控机床单元进行夹具、装配、上料等, 之后, 智能数控机床单元按照加工要求进行加工。加工完毕后, 由模块化机器人单元下料, AGV运料单元将成品运出。

整个运输、搬运、加工过程中, 过程监控单元通过现场级的传感器感知信息, 配合监控软件进行实时监控, 并反馈给管控单元。整个过程的相关数据, 管控单元负责统计分析, 如有问题, 通过报警措施报警。

1.2 机器人数控机床管控系统的信息流

管控单元是整个系统的信息源, 其硬件为工业控制计算机, 软件则表现为管理信息系统软件, 包括:用户管理系统、工艺文件管理系统、数据库管理系统、设备信息管理系统、柔性调度系统、数据分析系统和帮助系统。管控单元接收待加工零件三维模型信息后, 经分析、调度, 与其他单元的嵌入式控制模块信息交互, 驱动机器人作业单元 (智能数控机床单元、AGV运料单元和模块化机器人单元) 执行作业。各个机器人作业单元也可实现信息交互。机器人数控机床管控系统信息流如图2所示。

1.3 模块化机器人单元

模块化机器人单元包括直角坐标型机器人和关节型机器人, 设计的模块化机器人单元系列如表1所示。

1.4 智能数控机床单元的数据通讯

数控机床的通讯技术是以计算机网络技术为基础的, 数据通讯可实现PROGRAM (零件程序) 、PARAMTER (机床参数) 、PITCH (螺距误差补偿表) 、MACRO (宏程序) 、OFFSET (刀具偏置表) 、PMC参数及梯形图的传送。

目前, 国内外主流数控机床的通讯接口为通用串行总线 (RS232) 、以太网接口 (Ethernet) 、局域网接口 (Profibus-DP、Device Net) 。正是这些标准接口, 提高了机器人数控机床管控系统数控单元的兼容性, 管控系统既能跟自产智能数控机床单元通讯, 又能兼容国内外主流数控机床单元, 使智能数控机床单元成为机器人数控机床管控系统的一个有机组成部分。

2 机器人数控机床管控系统的特点

2.1机器人数控机床管控系统将自主导航 (AGV) 运料单元、模块化机器人单元、智能数控机床单元、过程监控单元与管控单元有机结合, 通过管控单元实现统一管理、调度, 具有模块化、可扩展、可裁剪等特性, 成为真正意义上的无人柔性制造系统。既能实现传统数控机床的自动化加工制造功能, 又突出了检测、统计、记录、分析、调度等自动化管理功能。

2.2机器人数控机床管控系统中, 管控单元对其他单元的管理、调度中引入了智能调度算法, 实现了各模块单元的最优调度。

2.3机器人数控机床管控系统中的模块化机器人单元涵盖了关节型机器人和直角坐标机器人等系列产品, 具有高精度、大范围、大负载、系列化、高性价比等优点。

2.4机器人数控机床管控系统中, 管控单元提供了与智能数控机床单元间的多通讯接口, 软件嵌入了国内外主流数控机床的多种通讯协议, 并具有可扩展性, 兼容性强。

3 床头箱体加工生产线实验

3.1 加工对象

SK16摆臂球销, 工件材料为:40Cr;加工工艺流程:球销车杆→杆部检测→球销车球→球头检测→探伤→ (钻开口销孔→倒角) →滚光→滚丝→销孔检测→清洗机。

3.2 生产线要求

(1) 组成设备。自动供料装置1套、机器人1套、球销杆部检测装置2套、传送带5条、机械手车球自动化2套、球销球头直径检测装置1套、探伤序机械手1套、钻孔倒角自动化设备2套、滚光工序上料装置1套、滚丝自动化装置1套、滚丝与洗球机自动转序装置1套。

(2) 组成设备精度。各个工位产品的转序要衔接顺畅无干涉、机器人上料重复定位精度±Φ0.05mm、车球机械手重复定位精度±Φ0.1mm、探伤机上料机械手重复定位精度±Φ0.2mm、钻孔倒角工件定位重复定位精度±0.01mm、滚光滚丝工件重复定位精度±Φ0.1mm。

(3) 组成设备要求。整条系统带操作显示屏, 能显示加工总数量、合格数量、不合格数量、各工位错误信息、报警信息、能够迅速更改错误内容等。

3.3 机器人数控生产线设计

机器人数控机床管控系统装配生产线框图如图4所示。

(1) 球销自动供料装置。根据毛坯件的材料、尺寸和形状, 采用振动盘式送料排序机构, 自动排序出料, 出料后, 利用机器视觉原理, 对出料毛坯件拍照。利用工控计算机, 采用Open CV开源软件设计计算机程序, 进行模式识别与比对。设计气动元件, 将尺寸差异大的工件推出, 落到不合格品箱中。通过比对的则送到传送带上。振动盘频率可调、机器视觉比对时间、比对精度, 符合生产线最小节拍要求。

(2) 机器人数控机床车杆自动化。改造现有数控机床EX105, 设计自动开关门系统。设计直角坐标机械手实现数控机床的上料与下料功能[4]。机械手末端采用柔绵性材料, 保障不损伤加工零件表面。

(3) 球销杆部检测装置。球销杆部检测, 利用非接触测量方式, 测量长度等关键参数。合格品送入传送带, 不合格品, 利用气动元件, 推送到不合格品箱。

(4) 自定位传送带。传送带设计成自动定位式, 驱动电机为步进电机, 配合位置传感器, 如接近开关等, 实现工件的定位, 协同机械手统一工作。

(5) 机器人数控机床车球自动化。改造现有数控机床EX105, 设计自动开关门系统。设计直角坐标机械手实现数控机床的上料与下料功能。机械手末端采用柔绵性材料, 保障不损伤加工零件表面。

(6) 数控机床工装。设计适合数控机床EX105和机械手配合的工装, 实现工件的夹持, 便于数控机床加工。

(7) 球销球头直径检测装置。利用机械式检测方法, 测量加工后的球头直径。合格品送入传送带, 不合格品, 利用气动元件, 推送到不合格品箱。

(8) 滚光滚丝清洗自动化设备。设计直角坐标机械手[5]从传送带拾取工件, 实现工件上料, 探伤机检测, 之后经过滚光滚丝清洗自动化设备处理。

4 结论

本文针对我国制造业制造过程仍缺乏全方位的信息化和自动化的问题, 提出了一种机器人数控机床管控作业系统。通过管控单元协调调度模块化机器人单元、智能数控机床单元和自主导航运料单元, 通过过程监控单元监控各个作业环节的质量状态。实践表明, 该系统体系完善、结构合理, 能够有效的提高企业生产的自动化程度和生产效率。

参考文献

[1]黄贤新.工业机器人机械手设计[J].装备制造技术, 2012 (3) :220-221.

[2]王攀峰, 梅江平, 陈恒军.基于多并联机械手的锂离子电池自动分拣装备控制系统设计[J].机械工程学报, 2007, 43 (11) :63-69.

[3]杜志军.工业机器人的应用及发展趋势[J].机械工程师, 2012 (5) :8-10.

[4]曹斌, 秦磊, 汪军.采用关节机器人的齿轮机床自动上料对齿方法的研究[J].机械设计与制造, 2013 (3) :63-65.

[5]蒋刚, 龚迪琛, 蔡勇等.工业机器人[M].成都:西南交通大学出版社, 2011.

机器人及数控机床 篇2

2015年7月14~17日, 第17届上海国际机床机器人及智能工厂展览会 (EASTPO 2015) 在上海新国际博览中心成功举办。EASTPO2015以“呈现基于两化融合的自动化智能工厂各要素解决方案“为核心, 机床工具、机器人、自动化、系统集成以及IT互联网等领域企业联合展示了智能制造解决方案。国内首创的“自动化组线集成及智能, 工厂示范专馆“是本届展会最大亮点, DMG MORI、Mazak、重庆机床、宁江机床、北二机床、日发精机、沈阳新松、华中数控、北京奇步、德国雄克、德国霍夫曼等众多业界领军携智能制造装备及自动化解决方案在展区亮相。

机器人及数控机床 篇3

随着工厂自动化水平的提高,工业机器人在数控机床领域的应用越来越多。服务数控机床的工业机器人大体上分为上下料和换刀机器人两大类。这些机器人首先要获取数控机床上下料和换刀等信息,信息经控制系统处理后输出控制信号控制执行机构执行相应的动作。数控机床和工业机器人的可靠信息传输对机器人的整体功能尤为重要。近年来无线通信技术得到了迅速的发展,无线通信在工业控制领域应用也日趋广泛,本文以服务于数控机床群的上下料机器人为例,介绍了一种基于Zig Bee技术的上下料机器人与数控机床群的无线通信系统,并通过实验验证系统信息传输的可行性。

1 系统概述

系统为Zig Bee星型网络,在网络中Zig Bee终端设备为数控机床群,Zig Bee协调器为上下料机器人。终端设备通过传感器获取机床上下料信息并将信息发送至空中,协调器从空中接收到上下料信息,将信息显示在液晶屏上,并通过RS232串口发送至机器人控制系统。系统运行过程分为五个阶段,分别是协调器建立网络阶段,终端设备加入网络阶段,终端设备数据发送阶段,协调器数据接收阶段,协调器串口数据发送阶段。为了避免终端发送数据时的竞争和冲突,Zig Bee协议的媒体访问控制层采用CSM/CA接入算法,同时媒体访问控制层支持确认的数据传输模式,要求每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息,如果传输中出现问题可以进行重发,从而建立可靠的数据通信模式。

2 系统硬件设计

2.1 数控机床端硬件设计

数控机床端的硬件系统包括传感器模块和Zig Bee模块两部分,传感器模块的作用是获取数控机床的上下料信息,Zig Bee模块的作用是将传感器获取到的信息通过无线方式发送至Zig Bee协调器。

传感器模块采用霍尔测转速传感器,它是由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器、温度补偿电路和集电极开路的输出级组成的磁敏传感电路,其输入为磁感应强度,输出是一个数字电压信号。霍尔测转速传感器用以测量机床主轴的转速,而主轴的转速又代表了机床的上下料信息,转速为零表示机床需要上下料,转速不为零表示机床不需要上下料,因此霍尔测转速传感器可以获取机床上下料信息。

Zig Bee模块采用深圳飞比电子科技有限公司生产的Zig Bee开发板,该板由CC2530芯片和一些外围器件组成,板上有LED、按键和RS232接口等资源。数控机床端的Zig Bee模块是星型网络的终端,它与传感器模块直接连接。霍尔测转速传感器输出的脉冲经过电平转换后输入CC2530,通过编程记录输入的脉冲数目,如果在一定的间隔时间内脉冲数目不再增加,则认为机床主轴停止转动,此时Zig Bee终端将发送上下料信息给Zig Bee协调器。

2.2 机器人端硬件设计

机器人端硬件由Zig Bee模块和串口模块组成,Zig Bee模块为整个星型网络的协调器,它负责建立网络接收数控机床端Zig Bee终端设备发出的上下料信息,并将信息通过RS232串口模块发送至机器人控制系统,模块上的的液晶屏也同步显示接收的信息。实验用PC代替机器人控制系统,用RS232串口将Zig Bee模块和计算机相连,在PC上显示机器人控制系统收到的上下料信息。

3 系统软件设计

Zig Bee协议栈是一种基于优先级的轮转查询式操作系统,系统软件设计就是在协议栈的基础上根据任务的需要开发应用层程序,将应用层程序和协议栈整合后植入芯片便可实现系统的功能。系统软件包括数控机床端和机器人端软件设计两个部分。数控机床端软件的主要功能是记录霍尔传感器输入的脉冲数目,在一段时间内记录的脉冲不再变化时就认为主轴停止,此时调用发送函数将上下料信息发送出去。机器人端软件的主要功能是接收终端发来的上下料信息,当收到上下料信息时便调用函数将此信息发送给串口。

4 实验测试

实验系统由三个Zig Be模块、霍尔传感器和PC组成。三个Zig Bee模块中有两个为Zig Bee终端,一个为Zig Bee协调器,它们共同构成星型网络。实验通过按键模拟机床工作状态,按键按下表示终端正在发送机床上下料信息。Zig Bee协调器PC由RS232接口相连,在PC上显示收到的上下料信息。

5 结论

实验现象表明上下料机器人和数控机床群之间建立了星型无线通信网络,Zig Bee终端通过霍尔传感器获取机床的上下料信息并将信息传输给Zig Bee协调器,协调器将收到的上下料信息显示在液晶屏上,并同时将信息由RS232串口传至机器人控制系统,整个系统实现了数控机床群和上下料机器人之间的信息传输。

参考文献

[1]瞿雷.zigBee技术及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.

[2]田淑梅,高希军.基于ZigBee的多机器人通信系统的设计[J].通信技术,2010,43(5):207-209.

[3]凌志浩,周怡頲,郑丽国.ZigBee无线通信技术及其应用研究[J].华东理工大学学报(自然科学版),2006,32(7):801-805.

[4]唐慧强,刘璇.基于ZigBee的轮胎压力监测系统设计[J].北京交通大学学报,2008,32(6):90-92.

[5]Ding F,Song GM,Li JQ,Song AG.Home control systembased on ZigBee wireless sensor networks[J].Journal ofSoutheast University(English Edition),2008,24(4):420-423.

机器人及数控机床 篇4

关键词：数控机床,工业机器人,手爪,壳体零件,柔性

0引言

小型化、精密化、规模化和低成本化是目前工业消费品的发展趋势, 近年来, 基于工业自动化技术的发展和企业用工成本的提高, 珠三角的机械加工企业在竞争激烈的市场中谋求转型, 在生产制造过程中纷纷引入集成加工技术, 以期在降低用人成本的同时, 实现制造系统的自动化、柔性化、规模化和精确化, 提高竞争力。工业生产自动化是在工业生产中广泛采用各种自动控制、自动检测和自动调整装置, 对生产过程中进行自动测量、检验、计算、控制、监视等, 以代替人来操纵机器设备[1]。自动化是生产机械化的更高阶段, 也是工业技术现代化的基本方向之一。一般来说, 工业机器人与数控机床要协同作业, 需通过一个末端执行机构将它们串联起来, 而这个机构一般称之为机器人手爪。进行机械加工的工件是多种多样的, 不同的工件需根据其材料、结构和加工工艺设计不同的手爪, 手爪中辅以气动、液压、传感器等技术, 来满足工件自动上下料的要求。手爪的结构、性能如何往往决定整个工艺方案的成败, 所以方案设计必须执行设计依据收集、设计方案制定和方案论证的设计流程。下面就以某设备上的壳体加工过程为例, 对其进行自动上下料的机器人手爪开发过程予以说明。

1手爪设计的工艺条件及相关要求

(1) 工件:某设备壳体为铝镁合金铸件, 如图1所示。 (2) 机加工要求:待加工表面如图2所示, 为大小2个内圆孔表面及1个止口。 (3) 柔性要求:要求1套手爪能适应装夹10种以上类似工件。 (4) 设备配置比例:机器人数量∶数控机床数量≥1∶2。 (5) 机器人自由度要求:要求能顺利完成上下料的动作。在一般情况下, 灵活性高的工业机器人, 其外围设备较简单, 可适应产品型号的变化;反之, 灵活性低的工业机器人, 其外围设备较复杂[2]。 (6) 适配数控机床:Brother TC-S2A。 (7) 数控机床封闭高度:380mm。 (8) 数控机床夹紧工装台高度: 135mm。 (9) 装模高度 (数控机床封闭高度-数控机床夹紧工装台高度) :245mm。

2工艺分析

(1) 机器人选型:根据上下料的动作、单工序抓取零件重量和预估手爪重量选择六轴机器人, 定型为KUKA KR16, 送料有较高的可靠性和灵活性。 (2) 设备配置比例及布局:根据机器人送料速度、一次性耗时及数控机床机加时间、上下料时间形成的工艺节拍确定采用以六轴机器人为中心, 机器人圆周放射性排列的1∶3布局方式, 便于送料方案展开。 (3) 换位机构:考虑到机床的封闭高度较低, 机器人手爪拟采用双位旋转换位结构。 (4) 公共装夹要素提取:考虑到本方案中待开发手爪需应对10种以上相似工件, 因此要找出他们通用共性的装夹、定位要素。经分析得知, 在这一组件中公共装夹要素是它的上边外圆即图中的夹紧边圆和中心锥孔[3]。以上分析已经基本确定送料方案。

3装夹方案的确定

3.1方案1:弹簧夹头夹紧

(1) 工作方式:工件处于定位后的工位上, 弹簧夹头对中插入。靠弹性夹头的向外弹性张力夹持工件, 如图3所示。 (2) 方案评价:此方案结构简单。使用弹性夹头利用锥中心孔定位。然而本方案有两大缺点, 其一是锥中心孔的1/2锥度必须小于摩擦角, 否则在工件向上力撤出后工件会滑出;其二是本方案中机器人手爪采用双位旋转换位结构不允许手爪受向上的外力, 而此结构恰恰有向上的力, 所以此方案不可行。

3.2方案2:带芯轴的弹簧夹头夹紧

(1) 工作方式:工件处于定位后的工位上。首先芯轴插入到位, 然后弹簧夹头插入, 靠弹性夹头的楔入形成的摩擦力夹持工件, 如图4所示。 (2) 方案评价:此方案是在假设锥中心孔的1/2锥度小于摩擦角的情况下确立的, 该方案与方案1的不同是增加了一个芯轴, 目的是消除一个施加给手爪的向上外力, 即是利用芯轴将施加给手爪的外力转化成手爪机构的内力。该方案的缺点是结构复杂、重量大, 手爪总重难以控制在16kg以内, 由于约束条件太多, 暂时列为备选方案。

3.3方案3:定心芯轴与边圆定心夹爪组合定位夹紧

(1) 工作方式:工件处于定位后的工位上, 定心芯轴缓缓插入, 到达指定位置后, 边圆定心夹爪夹紧工件上边圆, 靠边圆定心夹爪夹紧工件;定心轴起到定心作用兼具起到运动时防偏转作用, 如图5所示。

(2) 方案评价:本方案是采用定心芯轴与边圆定心夹爪组合方式的定位夹紧方式, 可消除工件的5个自由度, 特点是结构简单、定位夹紧可靠、重量轻。

综上所述, 从设备的效率、成本、重量和可靠性方面综合考虑, 方案3是最优方案。

4手爪整体结构确定

手爪作为机械结构, 应该满足的基本条件是:在满足预期功能的前提下, 性能好、效率高、成本低, 在预定使用期限内安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观等[3]。本次设计充分会充分遵循了以上原则。依据工艺要求、工艺分析和方案论证, 确定定心芯轴与边圆定心夹爪组合定位夹紧方案。考虑数控机床的装模高度等因素确定手爪的结构形式:采用双位旋转换位结构。考虑运行效率、系统刚度等因素安排工位:本方案上下料各安排3个工位。

5手爪总成

综合如上因素设计的手爪如图6所示。其中一组 (同边3个上料工位) 用于上料, 另一组 (另一边3个上料工位) 用于卸料。目前, 手爪总成已经应用在自动化制造系统当中, 保持着高效率和高可靠性, 工作状态如图7所示。

6结语

工业机器人与数控机床间的机构、装置适配设计是一项综合的精密的设计工作。要考虑定位、夹紧合理性、系统刚度、受力条件、工序节拍、运动特性、接口特点、工况控制特征等综合因素影响, 所以制定、遵循一套科学的设计论证流程是必要的。

参考文献

[1]吴明亮, 樊明龙.自动化生产线技术[M].北京:化学工业出版社, 2011

[2]孙树栋.工业机器人技术基础[M].西安:西北工业大学出版社, 2006

数控卧式车床的机器人智能拓展 篇5

为能快速推进企业智能制造的实施,某公司利用现有的卧式车床和直齿滚齿机等数控装备,对在用的1条价值约2 060万元的曼商用车主动锥齿轮生产线进行了“机器换人”式升级改造,投资91万元为原生产线装配了1台行走距离8m的KA⁃WASAKI BX200L型6自由度关节机器人,使流水式半自动化的在用生产线升级为自动化程度较高的柔性制造线[1](Flexible Manufacturing Line,FML),如图1所示。

1、11.数控卧式车床2.主动锥齿轮上料仓3、9.数控滚齿机4.环形上料线5.工件姿态转换台6.全封闭型防护网7.6自由度关节机器人8.双工位产品抽检装置10.行走轴

承担各轴颈、背锥、顶锥等部位粗精车削任务的数控卧式车床MC1,若要开发并应用机器人机能(下称RT机能),则必须立足于原机床(配置FANUC 0i TD系统的WIA L280型CNC车床)的硬件设施与软件环境,新增自动门气缸、相关电路和气路等,新编MC1与RT交互梯图与自动门开/关梯图,新增尾座顶尖前进/后退的RT侧控制梯图,修改工件加工程序。

2 原机在用PMC数据和加工程序的备份

a.使用基于Windows 2000/XP计算机平台的编程工具LADDER-Ⅲ,将原机在用PMC数据——PMC程序和PMC参数载入外设PC做好备份。

外设PC和车床断电情况下,将交叉TP电缆——Peer-to-Peer直连以太网线的一端接至外设PC的RJ45以太网端口,另端接至CNC系统CD38A接口。

在CNC系统侧的在线监测参数页面设定“高速接口=使用”,在CNC参数页面确认参数#0024=0。在内嵌式以太网公共参数设定页面,设定IP地址为192.168.1.11及子网掩码为255.255.255.0;单击软键[FOCAS2]后,设定TCP=8193、UDP=0。

设定外设PC的IP地址为192.168.1.111及子网掩码为255.255.255.0后,运行LADDER-Ⅲ并新建一个PMC程序,PMC类型与CNC系统的一致——0i-D PMC,文件名和存放路径自行定义。再选菜单命令“[TOOL/工具][Communication][Network Ad⁃dress]”,确认已有的IP地址是否与CNC系统中一致,若没有设置IP地址或IP地址不一致,则单击[Add Host]标签,在Host Setting Dialog对话框内输入CNC系统的IP地址,见图2。选择“Setting”面板标签,确认“Use device/用户设备”栏内IP地址是否与CNC系统一致,若不一致,则在其左侧“Enable device/可用设备”栏内选择与CNC系统一致的IP地址并单击[Add>>]标签,将其添加到用户设备栏内;同时,把用户设备栏内不一致的IP地址选中并单击[<<Delete]标签,将其删除至可用设备栏内。选中用户设备栏内IP地址“192.168.1.11”后,点击图2页面最下方的[Connect]标签,若硬件没有故障,则外设PC与MC1的CNC系统连接即可成功,并在图2页面的连接对话框内显示两者的通讯状态。

MC1处于EDIT编辑方式或紧急停止(EMG)前提下,在外设PC侧选择LADDER-Ⅲ的菜单命令“[TOOL][Load from PMC/从PMC载入]”,进入Pro⁃gram transfer wizard页面,据需要勾选“Ladder”与“PMC Parameter”,设定PMC参数存放路径,确认设置正确后点击标签[Finish],MC1的PMC数据经交叉TP电缆复制到外设PC中。

b.CNC系统的I/O通道设定为4或CNC参数#0020=4的前提下,在ALL IO画面使用机外存储卡——FAT格式的容量不超过2GB的CF卡,将原机床在用的加工程序、CNC参数、刀具补偿量、宏程序变量、螺距误差补偿量和坐标系分别传送至存储卡,做好这些数据的备份与后续修改工作。

先将CF卡插入FANUC显示器的PCMCIA插槽内。在系统处于EDIT方式时,单击ALL IO画面的[(操作)]软键,显示待分区传输的目标数据的软键条。随后,依次单击[程序]等对应数据的软键及[(操作)]、[PUNCH/传出]和[EXEC/执行]等软键,将加工程序等数据以系统默认的名称传输到存储卡。

3 气路设计与I/O信号给定

现场核查MC1操作门的开闭行程及安装空间后,选用行程为800mm的单杆双作用SMC气缸CDM2B32-800Z,选择二位五通型SMC先导式电磁阀SY5320-5DZ-01、AN系列消声器AN110-01与减压阀AR20-01-A,以实现操作门的自动控制。同时,为改善供气质量,在气路的进气端增设亚德客气动三联件BC2000(过滤器+减压阀+油雾器)。升级后L280型数控卧式车床的气动原理图见图3。

1.气源2.截止阀3.气动三联体4.单杆双作用气缸5、6.节流阀7.三位五通型电磁阀8.消声器9.减压阀

经编程工具LADDER-Ⅲ,提取原机在用PMC程序内空置未用的输入/输出地址,并将其赋予一定含义,以实现车床RT机能的扩充。

a.查阅MC1的电气原理图,明晰机床I/O Link串行总线所连接的I/O装置——0i专用I/O单元、操作面板I/O模块(矩阵扫描)和I/O Link轴放大器。

b.在LADDER-Ⅲ的操作主画面中,通过菜单命令“文件打开”打开已上装至外设PC的PMC程序,双击“程序清单”对话框的[I/O模块],显示“编辑I/O模块”对话框。

c.分别在其输入(输出)对话框下,获知0i专用I/O单元、操作面板I/O模块与I/O Link轴放大器的输入(输出)地址对应的初始定义位置为X0(Y0)、X100(Y00)和X60(Y60)。

d.双击“程序清单”对话框的[Ladder],打开PMC程序,搜索相关输入/输出地址,进而确定I/O装置上空置未用的物理地址。

e.基于RT机能的扩充要求,既要给定RT车床MC1的5个输入信号,又要给定MC1RT的7个输出信号,还要给定自动门开/关动作的8个控制信号;并据“功能相近者优先排序,新增元素彼此尽可能临近”的原则,将这20个控制信号与已提取到的空置未用的物理地址一一对应(表1),以便确定其在I/O装置的接线位置及相应线号的打印,进而为后续PMC程序开发和现场对应接线奠定基础。

4 数控卧式车床RT机能用PMC程序开发

在配置了FANUC系统的数控机床上,若要实现输入/输出信号与M代码辅助机能的逻辑控制、完成数据的采集分析和任务处理,就得应用内置式可编程序逻辑控制器(简称PMC),并编写具有一定逻辑顺序的梯图程序。

4.1 新编MC1与RT交互梯图

在FML中,MC1已由早先的单机运转变为RT控制下的联机运转。据此,RT应获知MC1是否准备就绪、有无报警、所处加工方式、是否切削完毕及操作门是否打开等实时状态,以决定下步指令能否安全发出;RT也要将自己所处加工方式和实时位置等告知MC1,以便MC1对即时的开/关门、夹/松工件、切削起/停等动作做出判断——条件满足方可动作。

在图4所示MC1与RT握手的梯图中,经PMC参数预先设定数据表D2.2=1开启自动操作门机能、D17.0=1开启机器人上/下料机能、D30.0=1将Y6.3用于尾座顶尖后退及D30.1=1将Y6.4用于尾座顶尖前进的前提下,若MC1负逻辑形式的紧急停止信号处于正常接通(X8.4=1),MC1无任何报警(R155.6=0),X、Z坐标轴均已回零完毕(F94.0=1、F94.1=1),则输出地址线圈Y6.7接通并使中间继电器KA67通电,进而RT获知MC1已准备就绪;若MC1侧有报警使辅助逻辑线圈R155.6接通(其常闭触点*R155.6=0),或常通状态的紧急停止信号X8.4因红色EMG钮按下变为失电,则持续通电的输出线圈Y7.2变为失电,进而RT获知MC1出现报警并停止发送下步指令;若MC1在自动方式(F3.5=1)下已执行加工程序结束代码M02/M30(R52.1=1),其操作门已打开到位(X1.2=1经任意字节数据传送指令MOVN使R5001.2=1,经定时器TMR42延时后R92.1=1),MC1获知RT处在自动方式(X5.4=1),则输出线圈Y7.5接通并自锁中间继电器KA75通电RT获知MC1已切削完毕。

注:横杠表示未使用,角标*表示过程映像信号隶属于机器人外设控制柜内SIMATIC-200PMC。

对于MC1的循环起动控制,要在MC1单机运转的循环起动逻辑下,添加联机运转的RT发出循环起动指令X5.3的逻辑。此时,回零结束且无报警、操作门已打开到位的MC1应处在自动方式(F3.5=1),MC1尾座顶尖已在RT控制下前进夹紧工件到位(Y6.4=1),MC1获知RT处在自动方式(X5.4=1)且RT停在安全位置(X5.0=1),则辅助线圈R12.0接通,使得PMC经G7.2向CNC传送循环起动信号ST,进而MC1在CNC系统控制下循环起动。

4.2 新编自动门开/关梯图

在中,的操作门不仅要在单机调试下经MCP按钮手动打开与关闭,还要在联机运转下经由加工程序内的辅助功能M代码自动打开与关闭。对于输入/输出地址富余较多的联机运转下的MC1,也可经由RT发布MC1操作门打开与关闭X7.6指令。但不管MC1操作门怎样打开(关闭),既要做到光电开关获知其是否已打开(关闭)到位,以保证开门状态下RT装/卸料(关门后主轴方可运转);又要做到打开到位检知信号延时3~5 s后送至RT侧,以保证RT准确获知MC1切削工件完毕的信号Y7.5;还要做到门打开气阀与门关闭气阀的互锁控制——彼此串接对方线圈的常闭触点,以确保两者的线圈不会同时得电。本案例采用辅助功能代码M61自动开门、M62自动关门,其PMC程序(局部)见图5。

4.3 新增尾座顶尖前进/后退的RT侧控制梯图

先前,MC1的尾座顶尖(下称尾座)既可在主轴停转的非循环起动状态下经MCP手动按钮或脚踏开关连续前进、寸动前进与寸动后退,也可在MDI或AUTO方式下经加工程序内M代码自动前进与后退。但在FML中,MC1的尾座不仅要具备单机调试的手动前进/后退机能和单机运转的自动前进/后退机能,还要具备联机运转的RT使其前进/后退机能,并将前进夹件和后退松件的到位状态经交互信号告知RT。

RT侧MC1尾座前进/后退的控制策略为:PMC参数预先设定数据表D17.0=1开启机器人上/下料机能、D30.0=1将Y6.3用于尾座顶尖后退及D30.1=1将Y6.4用于尾座顶尖前进等AUTO方式(F3.5=1)下MC1操作门已打开到位R5001.2=1且Y7.1=1RT经持续通电的交互信号Y7.2获知MC1无任何报警MC1经信号X5.4获知RT处在AUTO方式RT向MC1传送尾座前进夹件命令X5.7=1经辅助线圈R11.7和R42.0过渡输出线圈Y2.4通电并自锁中间继电器KA24通电使液压阀YV24A动作尾座前进持续夹紧工件在保持型继电器K4.0和辅助线圈R97.2过渡下MC1经信号Y6.4向RT传送MC1已前进夹件完毕RT回退至安全位置并将其状态经信号X5.0告知MC1RT经信号X5.3向MC1发送循环起动命令MC1执行加工程序以切削工件切削完MC1经信号Y7.5告知RT经信号Y7.1得知MC1操作门打开到位的RT至卸料处夹持住工件RT经信号X5.6向MC1发送尾座后退松件命令经辅助线圈R11.6和R42.1过渡输出线圈Y2.5通电并自锁中间继电器KA25通电使液压阀YV24B动作尾座持续后退松件已到位K1.0=1MC1经信号Y6.3向RT传送MC1尾座已松件结束RT将MC1已切削完的工件取出并再次上料下一个循环开始。由此,为L280型数控卧式车床编制了图6所示的尾座顶尖前进/后退的RT侧控制梯图(省略主程序LEVEL2)。

5 应用效果

在CNC车床开发并应用机器人机能,不仅使其操作门由按钮手动控制改造为M代码(M61~M62)自动控制,还使其尾座顶尖由机器人控制前进/后退;不仅实现车床与机器人的交互,还使车床的循环起动由单机控制改造为FML联机控制;不仅使流水式半自动化的主动锥齿轮生产线升级为自动化程度较高的柔性制造线,还使生产线的每班操作人数由3名减为1名。

摘要：通过气路设计、PMC程序编制和加工程序修改,数控卧式车床具备了自动门机能,实现了尾座顶尖前进/后退与循环起动的机器人侧控制机能,进而使流水式半自动化的主动锥齿轮生产线成功升级为柔性制造线。

关键词：数控卧式车床,机器人,拓展

参考文献

[1]刘胜勇.数控滚齿机的机器人智能化拓展[J].汽车工艺与材料,2016,329(5):54-60.

数控滚齿机的机器人智能拓展 篇6

现阶段产品生产企业实施智能化制造的措施之一, 就是充分利用现有的立/卧式车床、车削中心、内/外圆磨床、立/卧式加工中心、花键铣床、直齿/螺旋齿滚齿机、研齿机或磨齿机等数控装备, 对在用生产线进行“机器换人”式升级改造, 即引入工业机器人、生产装备智能化改造与流水线生产集成管理。

1 主动锥齿轮生产线现状

某主动锥齿轮生产线, 包含2台FANUC 0i TD系统的卧式数控车床、2台SINUMERIK 802D solution line系统的YKX3132M型数控滚齿机、2台SINUMERIK 840D power line系统的Oerlikon C50型铣齿机和2套SIMATIC-300PLC的环线送料机, 主要用来切削商用车主动锥齿轮。该生产线通常每班配备3名操作者, 使用电动葫芦进行毛坯上料、 (半) 成品下料、随机抽检和切削区监控, 除C50自带内置型上下料机械手和自动门外, 其余4台机床均为人工上下料并缺少自动门, 双班作业日产主动锥齿轮仅220件。为此, 投资91万元为生产线装配了1台行走距离8m的KAWASAKI BX200L型六自由度关节机器人, 以使流水式半自动化的在用生产线升级为自动化程度较高的柔性制造线 (Flexible Manufacturing Line, FML, 图1) 。

2 数控滚齿机的机器人智能扩充

承担花键滚切任务的10工序滚齿机MC2, 若要开发并应用机器人机能 (即RT机能) , 则必须立足于原机床的硬件设施与软件环境, 新增自动门气缸、自动吹屑气阀、相关电路 (略) 和气路等, 新编MC2与RT交互梯图、自动门开/关梯图、自动吹屑梯图及尾架顶尖2次夹/松梯图, 修改工件加工程序。

2.1 原机在用PLC程序和加工程序的备份

(1) 使用编程工具PLC802, 将原机在用PLC程序上装 (载入) 外设PC做好备份。802Dsl系统采用以SIMATIC-200指令组为基础的内置PLC, 其编程工具是基于Step7-Micro/WIN32基础开发的PLC802, 并被存放在随机资料的Toolbox工具盘内, 操作步骤有5步。

1在外设PC上, 双击工具盘内文件setup.exe, 选择项目“Programming Tool PLC802”, 设置安装路径和安装语言等, 完成PLC802的安装。2在外设PC和滚齿机断电的情况下, 将长度不超过15 m的RS232通信电缆的一端接至802Dsl系统PCU面板的X8接口, 另一端借助RS232←→USB转接口接至外设PC的USB端口。3在802Dsl系统侧, 同时按[SHIFT]切换键与[SYSTEM/ALARM]键以进入SYSTEM操作区基本画面后, 依次点击画面内[PLC]键、[Step7连接]键和[激活连接]键, 激活Step7的RS232串行通信连接。4在外设PC侧, 双击Win XP桌面的PLC802图标以打开编程工具并选择菜单命令“检视→通信”进入通信设定画面后, 设定远程地址为2, 经右上角接入点图标“PLC802 (PPI) ”进行PC接口设定, 点击图标“双击刷新”自动完成外设PC与802Dsl系统的通信连接, 待连接成功时PLC802会为802Dsl系统分配一个CPU图标。5在外设PC与802Dsl系统正常通信的前提下, 经PLC802操作主画面中标准工具条的[上装]按钮, 或是执行菜单命令“文件→上装”, 将802Dsl系统的在用PLC程序复制到外设PC中。如此, 既能做好MC2改造前的PLC程序备份, 又能奠定MC2后续新增PLC程序开发的基础。

(2) 使用机外存储卡, 即FAT32格式的定容量的CF卡, 将原机床在用的加工程序传送至存储卡, 做好加工程序的备份与后续修改工作。打开802Dsl系统PCU面板正面右上角的挡板, 在其50芯且支持热插拔的CF卡插槽内放入8GB的CF卡。按下CNC键盘上[PROGRAM MANAGER]键进入程序管理器基本画面后, 单击水平软键[NC目录]进入NC目录画面, 通过光标向下/向上键选中全部程序文件名并单击垂直软键[复制]。单击水平软键[用户CF卡]进入用户CF画面, 按垂直软键[粘贴], 即可使802Dsl系统侧加工程序向外传送至CF卡。

2.2 气路设计与I/O信号给定

(1) 现场核查MC2操作门的开闭行程及安装空间后, 选用行程为800 mm的单杆双作用SMC气缸CDM2B32-800Z, 选择二位五通型SMC先导式电磁阀SY5320-5DZ-01, AN系列消声器AN110-01与减压阀AR20-01-A, 以实现操作门的自动控制。根据残留积屑的尺寸及安装空间, 选用带磁座可调塑料冷却管, 选择二位二通型亚德客电磁阀2V02508与CV系列单向阀CV-02, 以实现工件切削后残留积屑的自动吹除。同时, 为改善供气质量, 在气路的进气端增设亚德客气动三联件BC2000 (过滤器+减压阀+油雾器) 。升级后YKX3132M型数控滚齿机的气动原理见图2。

(2) 经编程工具PLC802, 提取原机在用PLC程序内空置未用的数字量式输入点和输出点, 并将其赋予一定含义, 以实现滚齿机RT机能的扩充。先在PLC802的操作主画面中, 通过菜单命令“文件→打开”或快捷键“Ctrl+O”打开已上装至外设PC的PLC程序, 单击标准工具条上编译图标√□, 对PLC程序进行编译, 用以后续显示交叉引用;再单击左侧游览条内[交叉引用]图标进入交叉引用窗口后, 窗口列表会清晰地显示出PLC程序内所用的全部操作地 (元素或地址) 及其位于哪个程序块、第几条网络、是常开触点信号还是常闭触点信号或者为线圈, 进而找出PP72/48模块上空置未用的数字量式输入点和输出点;三是基于RT机能的扩充要求, 既要给定自动门开/关动作的6个控制信号, 又要给定自动吹屑动作的1个控制信号;既要给定RT→滚齿机MC2的5个输入信号 (包含尾架顶尖夹/松和MT循环启动的RT侧激励信号2个) , 又要给定MC2→RT的7个输出信号;四是据“功能相近者优先排序, 新增元素彼此尽可能临近”的原则, 将这19个控制信号与已提取到的空置未用的输入/输出点一一对应 (表1, 角标*表示过程映像信号隶属于机器人外设控制柜内SIMATIC-200PLC) , 以便确定其在PP72/48模块的接线位置及相应线号的打印, 进而为后续PLC程序开发和现场对应接线奠定基础。

2.3 数控滚齿机RT机能用PLC程序开发

在配置了SINUMERIK系统的CNC机床上, 若要实现过程映像输入/输出信号与M代码辅助机能的逻辑控制、完成数据的采集分析和任务处理, 就得应用内置式PLC, 并编写具有一定逻辑顺序的梯图程序。

(1) 新编MC2与RT交互梯图。在FML中, MC2已由早先的单机运转变为RT控制下的联机运转。据此, RT应获知MC2是否准备就绪、有无报警、所处加工方式、是否切削完毕及操作门是否打开等实时状态, 以决定下步指令能否安全发出;当然, RT也要将自己所处加工方式和实时位置等告知MC2, 以便MC2对即时的开/关门、夹/松工件、切削起/停等动作做出判断———条件满足方可动作。

MC2与RT握手的梯图中, 若MC2的液压泵正常运转 (Q2.0=1) , S120驱动器正常启动 (I8.3=1) , 紧急停止已释放 (V27000000.1=0) 且3个坐标轴均已回零完毕, 则Q4.1线圈通电使中间继电器KA41通电, 进而RT获知MC2已准备就绪。若MC2侧有报警使辅助逻辑线圈M60.0通电 (其常闭触点*M60.0=0) , 则持续通电的线圈Q5.2变为失电状态, 进而RT获知MC2出现报警并停止发送下步指令。若MC2在自动方式 (V31000000.0=1) 下已执行加工程序结束代码M02 (V25001000.2=1) , 其操作门已打开到位 (I1.4=1使M60.7=1) , MC2获知RT处在自动方式 (I8.5=1) , 则Q2.7线圈通电并自锁→中间继电器KA27通电→RT获知MC2已切削完毕。

MC2循环启动控制梯图中, 要在MC2单击运转的循环启动逻辑下, 添加联机运转的RT发出循环启动指令I8.6的逻辑。此时, 3个坐标轴已回零完毕的MC2应处在自动方式, MC2的尾架顶尖已在RT控制下2次夹紧工件到位 (C2=1使Q0.6=1) , MC2侧面的挂轮箱门已关闭 (I4.7=1) , MC2MC2获知RT处在自动方式 (I8.5=1) 且RT停在安全位置 (I4.5=1) , 则接口信号线圈V32000007.1通电并使MC2在802Dsl系统控制下循环启动。

(2) 新编自动门开/关梯图。在FML中, MC2的操作门不仅要在单机调试下经MCP按钮手动打开与关闭, 还要在联机运转下经由加工程序内的辅助功能M代码自动打开与关闭。对于I/O点富余较多的联机运转下的MC2, 也可经由RT发布MC2操作门打开指令与关闭指令。MC2操作门不管怎样打开 (关闭) , 既要做到光电开关获知其是否已打开 (关闭) 到位, 以保证开门状态下装/卸料 (关门后主轴方可运转) ;又要做到打开到位检知信号延时3~5 s后送至RT侧, 以保证RT准确获知MC2切削工件完毕的信号Q2.7;还要做到门打开气阀与门关闭气阀的互锁控制———彼此串接对方线圈的常闭触点, 以确保两者线圈不会同时得电。本案例采用辅助功能代码M46自动开门, M47自动关门。

手动除屑改造为电控吹气自动除屑。也就是, 先由加工程序内的辅助功能代码M54开启自动吹屑气阀, 再在主轴停转前经程序段“G04 F5”延时吹屑5 s, 最后用M55代码切断M54自动吹屑回路。对于M54和M55等辅助功能代码, 在接口信号V32000006.1=1 (0) 时, PLC向NCK传送的读入禁止有效 (无效) , 程序段不可 (可以) 向下继续执行, 此点类似于FANUC系统内M/S/T码执行完毕的FIN信号G4.3。

(3) 新编尾架顶尖2次夹/松梯图。先前, MC2的尾架顶尖 (下称尾架) 既可在JOG方式下经MCP按钮手动上升与下降, 也可在MDA或AUTO方式下经加工程序内M代码自动上升与下降。但在FML中, MC2的尾架不仅要具备单机调试的手动升/降机能和单机运转的自动升/降机能, 还要具备联机运转的RT使其升/降机能, 并可在1次指令下2次夹紧工件。

RT侧MC2尾架升/降的控制策略:AUTO方式 (V31000000.0=1) 下MC2操作门已打开到位M60.7=1→MC2无任何报警M60.0=0→MC2经信号I8.5获知RT处在AUTO方式→MC2尾架已上升到位I6.3=1→RT向MC2传送尾架下降命令I8.2=1→线圈Q2.4通电使液压阀YV3动作→尾架1次下降夹紧工件→下降延时T6=3 s后触发2次上升命令M70.0→线圈Q2.3通电使液压阀YV4动作→尾架上升松件 (T7=0.5 s) →延时0.7 s (T7+T8) 后触发2次下降命令M70.1→线圈Q2.4再次通电使液压阀YV3动作→尾架2次下降夹件并保持→加计数器C2计数达到预置值 (PV) →MC2经信号Q0.6向RT传送MC2已2次下降夹件完毕→RT回退至安全位置并将其状态经信号I4.5告知MC2→RT经信号I8.6向MC2发送循环起动命令→MC2执行加工程序以切削工件→切削完MC2经信号Q2.7告知RT→得知MC2操作门已打开到位的RT至卸料处夹持住工件→RT经信号I4.6向MC2发送尾架上升松件命令→线圈Q2.3通电使液压阀YV4动作→尾架上升松件已到位I6.3=1→MC2经信号Q0.5向RT传送MC2尾架已松件结束→RT将MC2已切削完的工件取出并再次上料→下一个循环开始。

3 应用效果

(1) 在滚齿机开发并应用机器人机能, 不仅使其操作门由按钮手动控制改造为M代码 (M46~M47) 自动控制, 还使其工件残屑由外置气枪手动清除改造为M代码 (M54~M55) 自动吹除;不仅使其尾架顶尖的1次夹紧改造为2次夹紧, 还使其循环起动的单机控制改造为FML联机控制;不仅使流水式半自动化的主动锥齿轮生产线升级为自动化程度较高的柔性制造线, 还使生产线双班作业下日产锥齿轮数量由220件提升至 (290~310) 件;不仅使生产线的操作人数由3名减为2名, 还大大减轻了操作者搬运工件的苦痛及消除了搬运中潜在的安全隐患。

(2) 在滚齿机开发并应用机器人机能, 汽车行业的同类设备可参照执行, 航空、铁路、船舶等行业的相关设备也可参考借鉴。同时, 为充分适应我国智能化制造的现状, 各机床制造厂商应在新造设备时预留机器人机能, 促使未来的制造业快步向智能工厂迈进。

参考文献

机器人及数控机床 篇7

为适应社会高速发展,工业机器人代替人力劳动是必然的发展趋势,和计算机技术一样,工业机器人的广泛应用,正在日益的改变人类的生产方式和生活方式[1]。在工业机器人配合数控机床进行搬运、焊接、上下料的同时,工装必不可少。工装在设计时要考虑工件定位稳定性和可靠性,有足够的承载和夹持力。本文以加工盘类零件为例,零件重量约2kg,传统的办法是由人工上下料,采用2台车床完成两道加工工序,两车床之间的间距为1.5m。要求第一道工序加工零件内圆和端面,耗时40s,第二道工序加工零件外圆、端面,耗时48s。

1 针对零件加工条件进行剖析

根据实际情况分析结果如下。

(1)第一道工序加工完成之后需要调头才能进行第二道工序。

(2)被加工件重量为2kg,同一台机器人需要负荷2件被加工件,且需要配备相应的上下料工装约3kg,所选机器人至少负荷8kg以上。

(3)两机床之间间距为1.5m,空间狭小只能供一台机器人运转。

2 方案设计及工作原理

根据以上的分析,可选用广州数控RB08的工业机器人。

实现加工,需要夹料机构、回转上料机构、翻转机构三部分来配合RB08机器人。

两车床面对面放置间距1.5m,中间放置RB08机器人,机器人回转半径1.3m,机器人一侧放置回转上料机构,一侧放置翻转转机构和零件箱。

本方案具体工作原理如下。

(1)回转上料机构由变位机和纵置的导轨组成,变位机上有一个大转盘和30根长度为300的定位杆,用于放置未加工的零件,定位杆起定位作用,防止零件歪斜倾倒。在变位机转盘上放入待加工件之后,变位机带动转盘转动,传感器感应到工件时,纵置导轨上端的导轨夹爪向下抓取工件,上升到顶端待命,等待机器人夹爪1夹走工件。机器人夹料机构的气缸推动夹爪1抓取回转上料机构的导轨夹爪中未加工的零件(如图1所示),放入机床1的卡盘上。

(2)夹料机构直接安装在机器人6轴上,夹料机构共有两个夹爪,图2所示,夹爪1为上料夹爪,带有一个推板,机器人配套一个液压缓冲器推动导向杆顶起推板,将工件推平预紧,使工件很好的贴合卡盘端面,保证了高的加工精度。夹爪2为下料夹爪,在放置过程中要求不高,可随意摆放,因此不需要推板进行预紧。

(3)翻转机构由一个大的V形块、一个气缸以及压板组成,气缸上端安装一个压板,气缸安装在V形块的侧板上,夹爪2将零件放入翻转机构中将零件夹紧后,机器人夹爪2松开,卡爪1从反面夹起零件,实现调头功能。

3 应用效果及优点

本设计把工人从繁重的、重复的劳动中解放出来,提高生产效率,改善工人劳动条件,提高了产品质量。该零件以前需要2～3个机床操作工加工,采用RB08机器人自动上下料工装后仅需一个操作工辅助。随着数控机床的普及,巧妙设计机器人末端执行器(手抓)结构,很好的实现数控机床与机器人的通讯功能有效的组合工业机器人上下料技术及数控车床加工技术于一体,最终实现快速的高精度上下料功能等有着广泛的实用意义。[2]

参考文献

[1]杜志俊.工业机器人的应用及发展趋势[J].机械工程师,2002,(5):8-10.