ABB工業機器人在數控加工中的應用

呂震宇 張瓚

摘 要：本文利用一臺ABB IRB1410型工業機器人與一臺FANUC數控加工中心進行聯接，根據產品的結構和加工要求，通過編程調試，利用氣動手爪抓取零件托盤上的毛坯，放入數控加工中心工作臺上的氣動卡盤中，數控加工結束后，工業機器人將零件取出，放到托盤的原來位置，再抓取下一個零件放入氣動卡盤，實現了工業機器人與數控加工中心配合下的自動上下料，進一步提高了生產效率，降低了勞動強度。

關鍵詞：工業機器人；數控加工；上下料

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.009

0 引言

數控機床作為機械加工的一種核心設備，在機械零部件切削加工中發揮著重要的作用。但是長期以來，數控機床僅是作為獨立的單機投入到生產中。隨著科技的發展，工業機器人在各個領域的投入應用，數控機床逐漸成為制造系統中的一個環節和節點[1]。

工業機器人的應用，對生產的自動化水平、生產效率都起到了提高作用，而且使工人的操作環境得到改善，人力成本也有了降低，最重要的是改善了產品的質量，提高產品的附加值[2]。現代工業產品正在逐步向個性化、定制化和小批量化發展，尤其是產品周期不斷縮短，更新越來越快，而品種越來越多，以往的剛性自動化生產設備、流水線或者專機己經很難滿足如此多變和復雜的產品需求，工業機器人的柔性化恰好是解決這一矛盾的最佳解決方案之一[3]。

1 總體方案設計

本設計方案在一臺新浙NMC-50V型數控加工中心防護門前安裝一臺ABB IRB1410型工業機器人，機器人固定安裝；在工業機器人前端安裝氣動滑臺，在滑臺上安裝上料托盤；工業機器人與數控加工中心和氣動滑臺進行通信聯接。

工作時，機器人復位，上料托盤回到初始位置，在上料托盤規定位置擺放好零件毛坯后，按啟動按鈕，上料托盤在氣動滑臺的帶動下移動到工作位置。機器人從上料托盤的1號位置抓取毛坯，放入機床工作臺上的氣動卡盤中，氣動卡盤夾緊工件，機器人從機床內部移出，關閉機床安全門，機床運行數控程序，開始加工。加工結束后，打開機床安全門，機器人進入機床，氣動卡盤松開，機器人手爪抓取氣動卡盤上加工完成的工件，移出機床，放回到上料托盤的1號位置。隨后，機器人手爪移動到上料托盤的2號位置，抓取毛坯進行加工，重復以上步驟，直至上料托盤中16個毛坯全部加工完成，氣動滑臺推動上料托盤返回初始位置，將加工好的工件取下，放上新的毛坯，繼續加工。機床上下料機器人系統工作流程圖見圖1。

2 硬件系統設計

（1）機械結構設計。氣動滑臺設計。氣動滑臺一端連接料倉，一端連接工業機器人，滑臺上放置上料托盤，上料托盤可由氣缸帶動，在滑臺上往復移動，托盤上根據毛坯形狀設置有定位凹槽。上料托盤的工作位置應確保在工業機器人工作范圍之內，保證機器人手爪能夠抓取托盤上所有位置的工件。

手爪的設計。在工業機器人第六軸末端安裝平行氣動手爪，手指內側設計成V型槽結構，便于抓取圓柱狀工件，并在手指內側貼有膠皮，增大摩擦力，保證抓取工件的牢固。

安全門設計。為了減少改造成本，沒有對數控加工中心的安全門進行自動化氣動改造。而是通過機器人軌跡編程，利用機器人手爪推動安全門上的把手，實現安全門的關閉和打開。

夾具設計。將數控加工中心的平口鉗更換為氣動卡盤，氣缸的控制下實現夾具的自動夾緊和松開。

（2）氣路設計。整個設計方案中，共設計3個氣路，分別聯接3個執行機構氣缸。1個聯接氣動滑臺氣缸，1個聯接機器人氣動手爪氣缸，1個聯接數控機床工作臺氣動卡盤氣缸。

3 系統程序設計

本方案設計了一個程序模塊，為了程序條例清晰，容易識讀和更改，在程序模塊中新建了13個例行程序。例行程序名稱和功能見表1。

4 結束語

通過增加氣動滑臺，更換數控機床工作臺氣動卡盤，將ABB IRB1410型工業機器人與數控機床相聯接，利用工業機器人進行自動上下料，實現了數控機床全自動加工生產，大幅提高了生產效率，減輕了工人的勞動強度。本方案還可以進一步推廣應用到其他相關機床設備的技術升級和改造。

參考文獻：

[1]阮廣東，呂新明，何彥虎.基于ABB工業機器人上下料的FANUC數控加工中心改造關鍵技術[J].山東理工大學學報（自然科學版）， 2018（02）：36-40.

[2]周永志，王義.工業機器人在數控機床中的應用[J].金屬加工（冷加工），2012（12）：28.

[3]梁殿勝，江文明.工業機器人在機床上下料和零部件搬運中的應用[J].機電信息，2014（27）：47-49.

項目來源：山東職業學院院級科研課題資助項目

項目名稱：工業機器人在數控加工中的應用研究

作者簡介：呂震宇（1982-），男，山東濟南人，碩士研究生，講師，研究方向：機械制造。