機器人與加工中心集成技術應用研究

王洪?張銳麗?覃智廣

摘 要 本文以工業機器人為例，對機器人與數控加工集成的硬件與接口信號進行分析，并提出集成技術的應用方法，重點對主機控制、工控機應用與物料運輸控制進行分析，力求通過本文研究，使制造領域的自動化水平得以提升。

關鍵詞 機器人;加工中心;集成技術

引言

在科技飛速發展背景下，將數控技術與信息化技術高度融合，為自動化生產設備運行提供強大的動力支持。機器人與加工中心集成技術主要包括機器人、加工中心、自動監測系統等多個方面混合起來形成的柔性制造系統，可實現生產自動化的目標，使制造業裝置的自動化水平得到顯著提升。

1工業機器人與數控加工集成

該技術主要應用在柔性制造單元或系統之中，機器人負責裝卸工作，將加工完畢的工件與毛坯運送到傳送帶中。一些也可不用傳送帶，所使用的機器人類型主要為上下料機器人，編程較為簡單，只需示教編程即可。但是，工業機器人與數控機床之間相互獨立，三者均要進行數據通信。

1.1 硬件

加工中心中的I/O通過點對點接入到FIELD I/O模塊之中，與LD通過總線進行通信;工業機器人與LD通過總線進行通信;滾道附件通過Asi總線與LD相連接;加工中心與ROBOT通信景觀LD中轉來實現。加工中心與機器人之間通過LD總線實現通信中轉，因此二者的接口包括兩個部分，一是LD與加工中心的接口，二是LD與機器人的接口，并具有特定的傳遞關系。

1.2 接口信號

加工中心與LD的接口部分信號包括以下內容，在機床狀態方面，有無報警、緊停;在運行方式方面，采用手動、自動與空運轉;在上下料方面，運行狀態、相關請求、機床門開啟、機床內部有無工件記憶狀態;在手動操作方面，包括回零、去維修位、機器人夾爪操作等等;機器人與LD接口信號如下，機器人標準輸出信號;工作完成狀態，包括上下料、夾爪狀態、報警狀態等;在機器人位置狀態方面，包括HOME位置與REPAIR位置;總線到機器人的接口信號，包括空轉運行和自動運行兩種模式;上下料條件，機床托盤上方、滾道上下料位置有無工件、MC上料門開啟，來源于MC機器人的手動操作，可對夾爪進行開啟控制[1]。

2機器人與加工中心集成技術的應用措施

工業機器人的加工能力較強，自身具備加工工具，刀具運動受控制系統影響，主要用于去毛刺、切割、雕刻、拋光等輕型加工，此種加工較為煩瑣，通常采用離線編程的方式來完成，具體應用措施如下。

2.1 主機控制

在機器人生產單元中，加工中心選用FANUC數控系統，針對機床I/O點與PMC、CNC之間的信號傳輸狀態進行監測。對于整個機器人生產單元來說，可使用1臺加工中心作為主機，針對線路運轉形式進行控制，將剩余加工中心作為子機。主機擁有多路徑控制功能，加工中心經過第一路徑進行控制，物料輸送車由第二路徑控制，二者相互獨立，均由數控系統單獨控制。根據主機控制可以看出，不同路徑中擁有相互獨立的程序文件夾，系統可針對不同路徑中的軸實現單獨控制。其中，主機軸作為第一路徑，物料輸送車軸作為第二路徑，這樣二者便是同時在控制程序的操作下運行。計算機總控系統使用Pro-face PL3900型號的工業計算機，內部設置兩塊熱插拔硬盤，采用鏡像軟件對數據進行備份，進而實現24小時的持續運行，內置數據傳輸率為1.5Gbps，實現圖像與數據的高速處理，在前后兩處均配備USB接口，以太網接口為操作者的數據傳輸提供更多便利。

2.2 工控機的應用

不同設備的加工中心應通過以太網與工控機連接起來，完成數據的高效傳輸，在工控機上可對各個加工中心進行設置，由不同的控制器進行控制，為不同機床分配不同的IP地址作為區分，主機與子機之間的數據傳輸由工控機來實現。此外，針對工控機配置畫面與編程軟件進行二次開發，構建自己所需的各類畫面，如歷史報警、運行狀態、數據采集等等，不同畫面之間可以自由切換。通過數控系統雙畫面顯示，將不同機床的實時畫面展示出來，同時，還可將機床操作面板的畫面進行開發，通過觸摸屏對不同機床進行直接操作，以此實現多名員工在工控機中對線路內多個機床的實時監控與操作。同時，還可借助動畫顯示的方式，將整條線的實時情況在屏幕中展示出來，更為直觀的確定物料小車的運輸位置、等待工位、機床工作區等等，還可對不同機床的運行情況進行實時監測[2]。

2.3 物料運輸控制

物料運輸小車與機床狀態、不同工位狀態等，由系統宏變量進行記憶，整體控制受預先編制的宏程序O8110的影響，主程序中包含大量子程序，機床通過用戶宏程序，與不同條件相結合對多樣化子程序進行調用，以此實現物料運輸小車在自動上下料方面的各項功能，不同程序控制的功能如下：

O8110 主程序：加紅外線開關;G65P8113代表將裝卸工位的托盤運送到等待工位;G65P8121代表的是將2#主機上的托盤運送到裝卸工位;G65P8131代表的是將3#主機上的托盤運送到裝卸工位;IFI#1020EQ0JGOTO97代表的是門開不到位，報警并跳出;M35代表的是復位1#主機加工完成;IFI#1025EQ1JGOTO98代表的是裝卸工位有托盤，報警退出，將物料輸送車上的托盤運送到1#的位置進行裝卸。機器人為FANUC機器人，主要作用是對物料進行裝卸，依靠主機加工中心進行控制，CC-Link屬于開放式現場總線，數據量龐大，通信速度可選的形式多樣，且以設備層為主，也可覆蓋高層控制層與較低傳感層。機器人控制主要包括若干子程序，依靠不同條件有選擇性的調用子程序，完成對機器人的自動裝卸工作[3]。

3結束語

綜上所述，在機器人與加工中心集成方面，將自動化輸送線、高速加工中心、上下料機器人與控制系統等應用其中，完成對箱體類零件的高效加工。在該項技術應用時，裝備制造業具有更為復雜的柔性制造，可使制造業整體自動化水平得到顯著增強。

參考文獻

[1] 張海英.機器人與加工中心集成技術應用[J].中國科技成果，2017，（4）：62-63.

[2] 吳炯，陳金成，趙維江，等.四軸聯動玻璃刻花加工中心集成控制系統研究[J].組合機床與自動化加工技術，2018，（11）：44-46.

[3] 韓鴻鸞.工業機器人與數控加工的集成[J].金屬加工：冷加工，2018，（4）：4-7.