論機器人的數控機床自動上下料應用系統設計

陳虞鴻

摘要：近年來，工業機器人已經逐漸的取代了各種特種機械產品，并承擔上下料的工作和工業機器人的應用，優點也比較突出，例如定位精度高，可靠性高，生產靈活，自動化程度高等等。它與傳統的人工上下料方案相比，可以整體提高產品的質量以及生產的效率。與專用的機床相比，則具有生產靈活、投資小的特點。機器人智能自動裝卸系統機器人自動上下料系統的使用都可以整體提高生產的水平，并且在生產能力方面具有質的飛躍。所以我們可以了解到，以機器人作為基礎的數控機床，自動上下料應用系統也具有巨大的發展前景。

Abstract： In recent years， industrial robots have gradually replaced a variety of special mechanical products， and undertake the loading and unloading work and the application of industrial robots， the advantages are also more prominent， such as high positioning accuracy， high reliability， flexible production， high degree of automation and so on. Compared with the traditional manual loading and unloading scheme， it can improve the overall quality of products and the efficiency of production. Compared with the special machine tool， it has the characteristics of flexible production and small investment. Robot intelligent automatic loading and unloading system robot automatic loading and unloading system can be used to improve the overall level of production， and in the production capacity has a qualitative leap. Therefore， we can understand that the robot as the basis of CNC machine tools， automatic loading and unloading application system also has a huge development prospect.

關鍵詞：智能制造;數控機床;工業機器人;物流周轉;自動上下料

Key words： intelligent manufacturing;CNC machine tools;industrial robot;logistics turnover;automatic loading and unloading

中圖分類號：TG659? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）20-0081-02

0? 引言

在國民經濟快速發展的背景之下，數控機床的整體生產力水平以及生產的能力都有了明顯的提高，而工業機器人的出現也促進了我國生產力水平的提升。所以我們可以認為機器人數控機床的自動化運用具有很大的發展前景。那么本次課題針對機器人數控機床的相關內容進行研究時，重點放在自動上下料應用系統的設計工作上，通過分析其應用價值工藝分析、工作原理、系統設計等多個方面的內容，整體提高人們對于機器人數控機床的了解，從而為其推廣奠定真實的基礎。

1? 機器人的數控機床自動上下料應用的價值分析

在信息化技術以及工業化技術不斷融合的背景下，智能制造行業的發展速度變得越來越快，以機器人作為核心及代表的智能產業，發展速度非?？?，它甚至已經成為了衡量一個國家現代化程度的重要標準。從目前我們了解的情況來看，發達國家的工業機器人自動化生產已經進入到流水線的狀態，甚至已經成為了自動化裝備的主要發展方向。在新的產業革命以及全球競爭變得越來越激烈的背景下，機器人技術成為了極其核心的內容。我國制造行業的規模非常大，而且類型也很多，同時也具有攻擊環境惡劣的情況，所以招工難度大，因此從該角度來看，市場上對于工業機器人具有很大的需求，工業機器人的應用領域也非常大。在我國工廠自動化水平不斷提升的背景下，工業機器人的數控機床領域運用變得越來越廣泛，以數控機床作為基礎的工業機器人可以分為換刀機器人以及上下料機器人這兩種類型。上下料機器人是以工業機器人作為基礎替代操作工的一種方式，它可以自動完成加工中心，數控車床等加工的工件，同時也可以完成工件的自動抓取，上料，下料裝卡和工件移位翻轉等工作任務。該類型的機器也可以很好的節約員工成本，也可以整體提高產品的生產效率。但是要想實現機器人的自動上下料的工作任務，那么機器人就需要事先獲取數控機床上下料的信息，經過系統的處理之后，就可以對控制的信號進行輸出，機器人會以該信號作為基礎完成相應的動作。如何將數控機床以及工業機器人之間的信息進行有效的傳遞以及轉換是數控機床機器人自動上下料的關鍵。

2? 機器人自動上下料主要工藝分析

本次課題研究的數控機床是一臺以實現KUKA機器人服務的自動上下料系統。現場加工機床是韓國起亞公司型號為skte5lm的數控機床。被加工的元器件屬于棒料，工業機器人需要從原料盤當中夾取，并且送到數控機床加工位當中，在卡盤自動夾緊之后按照已經上傳的加工參數對原料進行加工工作，而在加工完成之后，機器人又將加工好的原件搬運到成品托盤當中。整個過程數控機床的液壓卡盤的夾緊松開以及機床加工程序的啟動，都需要對信號進行接收，并分析之后才可以進行操作。

3? 系統組成及工作原理

數控機床自動上下料系統需要。對于各種不同類型的系統進行有效的集成保證系統的工作任務都可以有效的運行和此次課題研究的系統必須要有PLC控制柜機器人手抓機器人機做給料機，數控機床系統，工業機器人以及機械控制會作為基礎，同時為了完成上下料的操作過程還需要安裝材料，費料箱，安全圍欄和安全門等多種設施，保證系統運行的安全性以及穩定性。工人需要先將處理加工的泵料放在給料臺上，和PLC控制柜的觸摸屏系統，就將相應的工藝參數快速的傳輸到系統的中心內容，確定每個操作程序都進入到工作狀態之后，現場工作人員可以通過按下循環啟動按鈕的方式讓控制系統進入到工作的狀態。此時機床就會按照預定的程序進行每一個環節的處理操作，而且在處理完成之后，還會由機械尾座和尾座的工件配合刀塔進行切斷工作。在工件被切斷之后，整個機床又進入到原始的工作狀態，所有的系統都會復位。當PLC控制機床門關閉之后，系統又會再次進入到工作的狀態。如果機床當中所剩余的加工棒已經不足以進入到下一個工作狀態，那么機器人就會將廢棄的材料放入到廢盒當中，將成品放入到材料成品的托盤當中。如果托盤已經呈現出滿的狀態，那么系統就會立即通知工人更換托盤。

4? 柔性制造單元系統設計

4.1 機床組網方案設計? 目前市面上最先進的數控機床網絡系統是嵌入式以太網接口系統，它需要以數控系統制造商提供的相關服務軟件作為基礎，進行二次開發之后應用其底層的數據對調用函數進行深入的分析，并將其連接到局域網當中，從而對數控功能進行訪問。再利用機床組網方案進行數控機床的控制工作時，需要保證系統能夠對數控系統信息進行讀取，并且實現遠程控制和數據監控的目的。我們可以通過對機床有限單元網絡修改的方式達到上文分析的目的，同時網絡通信的使用也可以對數控機床的程序進行上傳，以及下載甚至配置軟件的安裝也可以達到。在對配置軟件安裝結束之后，就可以進行數據采集，以及數控機床運行狀態的監控。

4.2 工業六軸機器人集成? 工業六軸機器人基層是將多種類型的系統整合在機器人系統當中，屬于一種固定的工業機器人集成方案，它需要將車床型床 a區預警不太清晰及以及物料整合在一起和在這個過程當中需要安裝三個剩下材料的工業機器人?？梢詫⒔鼛啄甑奈恢眠M行固定，發揮出工業機器人的智能功能，將其控制和定位的精準度進行整體提高，而且我們還需要在兩個機床之間固定加載機器人，通過安裝安全傳感器的方式保證其上下料過程的準確性。而且通過安裝傳感器之后，可以在接近操作是通過減慢速度或者停止速度的方式，對其數據進行重新分析。上級可以以接受給料的指令，可以以通過機械手對托盤進行抓取的方式，將所有的材料投給機器工具。當然機械手在進入到機器之前，機床的我們會鎖定機床并打開機床，機械手可以通過抓住卡盤上面的托盤，而此時托盤又被卡盤鎖緊，那么機械手就可以松開之后抓取工具帶到機械廠門關閉之后，機床就可以開啟。當然這些過程都需要以數控機床的系統作為基礎對其程序進行處理，接著才可以進入到加工的狀態。

4.3 電氣控制系統? 因為整個控制系統都需要有相關工作人員對其控制的狀態進行實時監控，所以在進行系統建設的過程當中，我們需要將關注點放在電氣控制系統的內容上，其中人機界面是用于控制整個系統運行狀態的重要組成部分，此時可以利用PLC控制器的方式對數據傳輸過程的現場數據進行實時或者非實時的分析。以該系統作為基礎的數據分析工作，具有可維護性以及高度可靠性的特點。其中安全策略可以使用門開關的方式進行維護，它是機器人工作區域的安全保護的，第1道防線的同時也是可以實現人機服務器的重要措施，它不僅可以保證整個系統能夠進入到安全運行的狀態，同時也可以使得系統運行的效率得到整體的提升。使用這套設備可以將產品生產的質量，生產的穩定性進行整體提高，同時也節省了大量的人力和物力，將企業的自動化水平整體提升。

4.4 AGV集成及泊位設計? 傳統的AGV功能需要以磁條以及激光反射板作為基礎，它只需要對環境進行掃描并且生成地圖即可完成它的工作任務，它需要以PC軟件作為基礎，方便用戶選擇合適的路徑，并且對復雜的編程進行保存。當然，AGV功能還具有自動避障和預防碰撞的功能，當電流測有障礙物時，傳感器就會檢測到該障礙物，并且通過計算獲得相關數據之后繞過障礙物，并重新制定最佳的路徑，不需要客戶參與編程。為了保證智能機器人可以更好的對固定的位置進行掌握，并且準確的分析固定位置上的工件，并且將載體發送到泊位上，那么在機器人當中安裝傳感器是非常必要的，與此同時還可以通過安裝定位錐的方式將具有定位功能的機器人用于上下料的工作中。泊位上的這個氣缸可以確保工件的起落，而磁開關則可以對氣缸運動的信號和位置進行反饋。

5? 軟件設計

在進行軟件設計工作時，我們需要使用PLC程序開發的方式，以西門子可編程錄取控制程序作為基礎，對其軟件的內容進行一系列的設計以及優化，可以使用梯形圖邏輯功能框圖以及語句表，編程的方式，對軟件的內容進行優化。觸摸屏界面設計時，使用威龍公司配置軟件設計，它支持多種方式的促進形式以及網絡方式。也可以使用U盤，USB線以及以太網等上傳的方式，對屏幕程序進行下載。以此結合作為基礎，選擇加工部件對加工的數量進行設置，工作人員也可以在評估城市當中對加工的數量進行設置了解，在上機位對加工的任務進行有效的分配。

6? 結束語

在快速發展的背景下，我國的工業發展速度也變得越來越快，不同類型的產品生產工作都是可融入新型科學技術以及數控機床技術，而這些新型技術的融入就可以整體提高產品生產的效率以及質量。最近這幾年，油性機器人服務加工中心的加工生產線，自動化方式對逐漸推廣開來，在多個不同的領域得到了廣泛的應用，而企業的產品生產效率也可以得到明顯的提升，甚至可以在降低人工成本的情況下，確保操作過程的安全性和提高生產的質量。本文主要針對數控機床自動上下料系統的相關內容進行探討，通過分析其應用價值工藝工作原理和單元系統設計等多方面的內容，加強人們對于數控機床自動上下料的了解程度，并在一定程度上推廣該技術的使用，使得國內的智能制造計劃得到優化。

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