數控機床上下料機器人結構設計

李凡國 王金參 孫玉新 閆思江

摘要

近年來，我國工業領域的發展，使數控機床廣泛應用于工業領域中，從而大大提高工業生產效率。與此同時，將數控機床、工業機器人、立體倉庫、RFID技術、檢測技術等現代化信息技術進行一體化結合，以此應用于工件的自動裝卸中，能夠有效替代傳統的人工上下料模式，進而大幅節省人力資源成本的同時，也能坦步滿足大批量、快速加工的生產需要。鑒于此，本文便對數控機床上下料機器人結構設計進行深入的研究。

【關鍵詞】數控機床 上下料機器人 結構設計

18世紀末期，機械生產技術開始被應用于工業領域，歷經幾個世紀的發展，工業領域已經實現了應用機械生產技術來進行自動化生產，從而使人逐漸從繁重的工業生產中得以解脫出來。21世紀，在互聯網等現代化信息技術的帶動下，工業領域迎來了第四次技術革命，這也標志著工業4 0時代的來臨。在此背景下，我國明確了2025年我國制造的發展戰略目標，其中便包括了應用工業機器人來制造高端產品，這也使工業機器人成為工業領域發展的一個新亮點。在數控加工設備中，通過機器人技術的應用，以此研發出智能化的數控機床上下料機器人系統，能夠大大提高工業生產的產品質量與生產效率，這也使越來越多的人開始關注工業機器人與數據機床的融合，這也使數控機床上下料機器人結構的設計成為一大熱門研究課題。

1數控機床上下料機器人上位機及上下料流程的設計

1.1數控機床上下料機器人上位機的設計

根據我國提出的2025年中國制造的相關要求，本文研發出一款將數控機床、工業機器人、立體倉庫、RFID技術以及檢測技術進行一體化結合的智能化上下料系統，該數控機床上下料機器人能夠自主完成鏜削、車削、鉆削和銑削等多種復雜工序，從而實現對復雜零件的加工。其不僅能夠簡化計劃調度與生產管理，使上下料環節的速度大幅提高，還能合理管控產品的加工質量。除此之外，通過MES系統的工單下達與加工任務排程來對零部件進行智能化的加工與生產管控，數控機床上下料機器人還能對加工零件進行指定尺寸的在線實時檢測，并通過MES系統的輔助來管理零部件的質量以及工藝優化。根據以上研究內容，本文采用HSR-JR612型六自由度的工業機器人，并將其與CDCK-20A型數控機床進行結合，同時還應用了立體倉庫、RFID技術和信息檢測技術，以此研發出能夠進行自動上下料操作的智能化工業機器人，并由自動門來替代數控機床中原有的防護門。

1.2數控機床上下料機器人工作流程的設計

在數控機床上下料機器人中，其工作流程的設計具體如下：首先利用MES系統向數控機床上下料機器人下達工單與加工任務，在上料時，由數控機床確定安全點，并由數控機床驅動機器人的一側手抓來抓取待加工的工件，此時數控機床的防護門會開啟，并將機床液壓卡盤松開，機器人在放料后加緊卡盤，然后數控機床的防護門會關閉，機器人則自動返回至安全點，從而完成整個上料過程。在下料時，機器人的一側手爪會抓取待加工工件，數控機床的防護門開啟，手爪在抓取到加工完成工件后，液壓卡盤會自動松開，此時機器人會自動調整姿態，并將抓取到的加工工件放到卡盤中，然后卡盤加緊，最后機器人返回到安全點中，從而完成整個下料過程。

2數控機床上下料機器人結構設計實施

2.1防護門系統的設計

在數控機床上下料機器人工作中，考慮到防護門可能會存在關閉不嚴或沒有關閉等現象，因此需要將其防護門進行改裝，使其成為自動門。在改裝過程中，自動門的開啟與關閉必須動作迅速，而且維護要簡單，具備較高的可靠性，因此需要在自動門中設置一個氣缸，由氣壓來傳動控制自動門的開啟與關閉，利用三位五通雙控電磁換向閥來對氣缸進行控制，并設置節流閥來對自動門的開啟與關閉速度進行控制。除此之外，還要通過磁性開關的安裝來對自動門的開關進行限位，同時通過繼電器來發送自動門的輸入輸出信號，由MES系統對自動門的到位檢測信號進行接收，并控制繼電器做出相應的反應。

2.2系統控制及通訊的設計

在數控機床上下料機器人中，其控制系統主要是通過MES來完成的，同時MES系統還具備通訊功能，其通訊模式采用快速I/O模式。在硬件上，利用屏蔽信號電纜來實現機器人和數控機床之間的端子連接，并在端子中并聯相應的繼電器來達到控制液壓卡盤的目的。

2.3部件監測及在線測量的設計

在數控機床上下料機器人中，對數控機床等設備運行狀態的監測，是利用MES系統中的設備層來進行數據采集，并通過視覺檢測系統來對工件的擺放位置等信號進行檢測，然后將信號反饋給機器人，機器人通過調整位置姿態來對工件進行抓取。最后，在智能化系統中還應用了RFID系統，通過對工件電子標簽信息的掃描，來對加工工件的尺寸進行在線測量，并按照相應的尺寸信息來對工件進行銑削、鉆銷等加工操作。

3結語

總而言之，將工業機器人與數控機床進行結合起來，能夠大幅提高上下料效率，保障了工件的加工質量，實現了工業機器人與數控機床的一體化控制，進一步推動了我國工業領域的發展

參考文獻

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