工博士机器人技术有限公司是一家集研发、生产、销售、技术服务于一体的专注于自动化、智能化设备生产和机器人系统集成应用的科技型企业，与ABB、库卡KUKA、发那科FANUC、安川YASKAWA、欧地希OTC、川崎Kawasaki、遨博AUBO、现代HYUNDAI、电装DENSO、欧姆龙OMRON、爱普生EPSON等机器人公司签订了战略合作关系。

公司业务范围：

◆机器人本体及配套产品销售、机器人应用技术培训服务；

◆机器人在焊接、切割、搬运、激光技术、机床上下料、钣金折弯、锻造等领域的系统集成应用；

◆机器人变位机、导轨、防护工作房、焊接工装夹具等系统周边设备的设计和生产。

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　　我们常说团结就是力量，只有相互配合，才能把工作做得更加好。这不仅仅适用于人类。

 

 

　　工业机器人和数控机床也是一样的，也是需要相互配合才能做好工作，提高工厂的生产效率。

 

 

　　所以今天要学习的是工业机器人和数控机床是怎么配合工作的？以FANUC机器人为例。

 

 

　　FANUC机器人在电机外壳加工生产线上的应用过程，采用机器人自动上下料技术及利用iRVision视觉系统，合理地规划机器人运动轨迹，把工业机器人搬运技术及数控机床加工技术有机地组合起来，实现自动装卸工件、自动码放加工成品，实现产品的高精度、高效率和低成本加工。

 

 

　　1、FANUC机器人

 

 

　　自动加工生产线配置了两台FANUC Robot M－20iA搬运系统机器人，其中一台机器人作为行走机器人R1，使用FANUC伺服电动机αiF12／3000控制，通过精密减速机、齿轮及齿条进行传动，重复精度高，可以轻松适应机床在导轨两侧布置的方案。

 

 

　　主要用于毛坯工件的抓取、机床上料、加工工序间工件抓取以及加工成品卸除并运送到传输带上。

 

 

　　另一台固定机器人R2结合FANUC***的智能机器人技术（iRVision视觉功能），用于下料，在料筐里码放加工成品。

 

 

　　FANUC Robot M－20iA机器人各环节每一个结合处为一个关节点或坐标系，其外形及各关节位置如下图所示。

 

 

　　

 

 

 

　　2、自动加工线设备布置

 

 

　　电机外壳自动加工生产线由上料输送带和下料输送带（分别配置iRVision视觉系统）、行走机器人R1（导轨式）、固定机器人R2、两台VM850立式加工中心、一台CLX360数控车床、成品料筐和系统控制柜等组成，各设备布置如下图所示。

 

 

　　

 

 

 

　　3、 数控加工工艺

 

 

　　工件为电机外壳， 如下图所示， 为大批量生产， 材料是ADC12铝合金。加工内容包含端面铣削钻孔、攻螺纹和内孔车削等内容。

 

 

　　

 

 

 

　　零件加工工序内容分配如下：

 

 

　　（1）VM850立式加工中心1进行M4螺纹底孔钻孔、M4螺纹攻螺纹及铣削外圆凸台工序加工，如下图所示。

 

 

　　

 

 

 

　　（2）VM850加工中心2进行钻6个φ 5．5mm的通孔、孔口倒角工序加工，如下图所示。

 

 

　　

 

 

 

　　（3）CLX360数控车床进行内孔及台阶孔、孔口倒角工序加工，如下图所示。

 

 

　　

 

 

 

　　此外， 还需要设计专用夹具， 加工中心夹具采用内夹方式，数控车床采用外夹方式。

 

 

　　4、机器人自动上下料动作设计

 

 

　　根据工件的外形特点设计机器人气动手爪部件，包含气动、传感器及机械部件等。工件加工工艺流程如下：

 

 

　　①毛坯工件摆放在上料传送带上。

 

 

　　②行走机器人R1复合手爪抓取毛坯工件，行走到加工中心位置，将工件安装到加工中心的专用夹具上，如下图所示。

 

 

　　

 

 

 

　　③待加工中心1加工完成后，行走机器人R1复合手爪取下工件，行走到加工中心2位置，将工件安装到加工中心2的专用夹具上，如下图所示。

 

 

　　

 

 

 

　　④待加工中心2加工完成后，行走机器人R1取下工件到数控车床位置，将工件安装到专用夹具上，如图9所示。待工件加工完成后取下工件，机器人行走到工件翻转台位置，进行工件翻转、交换，如下图所示。

 

 

　　

 

 

 

　　⑤工件在翻转台进行交换后，机器人R1把加工成品放置在下料传送带上，如图11所示，由机器人R2进行工件下料、自动码放在成品料筐中，如下图所示。

 

 

　　

 

 

 

　　至此， 结束一个完整的加工流程。各加工工序有相应的节拍，经过调整CNC加工程序以及机器人动作程序后，可实现数控机床加工与机器人上下料的***组合。

 

 

　　5、 专用夹具设计

 

 

　　依据三台数控机床各自的加工工序任务，设计三套组合气动夹具，介绍如下。

 

 

　　（1）立式加工中心1专用夹具：立式加工中心1进行钻孔、攻，如下图所示。

 

 

　　

 

 

 

　　（2） 立式加工中心2 专用夹具：立式加工中心2进行钻6个φ 5．5mm的通孔、孔口倒角工序加工，设计以气动三爪自定心卡盘夹紧工件，以两个弹性V形块定向的夹具，如下图所示。

 

 

　　

 

 

 

　　1．启动卡盘 2．支承块 3．弹性V形块 4．特制卡爪

 

 

　　（3）数控车床专用夹具：数控车床进行内孔及台阶孔、孔口倒角工序加工，设计以一面两销定位工件、以气动旋转夹紧器夹紧方式的夹具。

 

 

　　6 、机器人、P LC与数控机床的接口

 

 

　　为保证机器人与数控机床的安全配合，要建立机器人、PLC以及数控机床之间安全可靠的通信连接。

 

 

　　在硬件方面，通过屏蔽电缆将三者之间相应的输入与输出点进行连接。软件方面，通过机器人专用软件、PLC接口，采集机床和机器人当前状态，编写相应的符合上下料逻辑的控制程序，终达到数控机床与机器人的有效通信。

 

 

　　重点需要处置紧急停止信号、数控机床准备完成信号、机器人手爪气动信号、数控机床夹具松夹信号以及安全门信号等，数控机床状态监控画面如下图所示。

 

 

　　

 

 

 

　　

 

 

 

　　随着工业机器人的应用越来越广泛，应用技术也越来越高，因此工业机器人自动上下料机构作为数控机床辅助部件，越来越受到机床制造商和用户的重视。

 

 

　　通过机器人和数控机床的紧密配合，保证系统加工过程的紧密性，降低了工人的劳动强度，大大提高了工作效率，具有较好的应用价值。

 

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