為適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展需求，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，在車(chē)間現(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人和數(shù)控車(chē)床的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)研發(fā)一款自動(dòng)上下料工作站。使用機(jī)器人為車(chē)床完成上下料，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程中上料、加工、下料的自動(dòng)化和無(wú)人化。文中給出了此款工作站的設(shè)備結(jié)構(gòu)組成、電氣控制方式、以及詳細(xì)工作流程。運(yùn)行結(jié)果表明：該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于調(diào)試，具有良好的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

自動(dòng)上下料工作站的結(jié)構(gòu)組成

如下圖所示，上下料工作站主要由數(shù)控車(chē)床、工業(yè)機(jī)器人、料倉(cāng)三部分組成。

△ 整體布局圖

數(shù)控車(chē)床采用南京翼馬數(shù)控機(jī)床有限公司生產(chǎn)的CK0625，配置翼馬自主研發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)EAMA3000i。車(chē)床采用液壓卡盤(pán)、氣動(dòng)防護(hù)門(mén)。防護(hù)門(mén)上裝有2個(gè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)，用于發(fā)出機(jī)床門(mén)關(guān)閉到位信號(hào)、機(jī)床門(mén)打開(kāi)到位信號(hào)。

工業(yè)機(jī)器人采用ABB系列1410型號(hào)機(jī)器人，由機(jī)器人本體、控制柜和示教盒三部分通過(guò)電纜線(xiàn)連接而成。該機(jī)器人可在本機(jī)基礎(chǔ)上增加機(jī)械元件和電氣元件，通過(guò)指令編程實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作功能。根據(jù)這一特征，在機(jī)器人腕部配置兩個(gè)手爪，1號(hào)手爪用于抓取和放置毛坯，2號(hào)手爪用于抓取和放置成品。手爪的打開(kāi)閉合由氣動(dòng)閥控制，每個(gè)手爪上裝有2個(gè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)，用于發(fā)出手爪夾緊到位信號(hào)、手爪松開(kāi)到位信號(hào)。

料倉(cāng)采用不銹鋼型材自主設(shè)計(jì)制造，傾斜放置，有助于圓柱形工件依靠自重整齊排列。機(jī)器人從供料倉(cāng)取毛坯、向出料倉(cāng)放成品。供料倉(cāng)上配置兩個(gè)氣缸：上下運(yùn)動(dòng)氣缸用于頂出毛坯，左右運(yùn)動(dòng)氣缸用于固定毛坯。氣缸的運(yùn)動(dòng)由氣動(dòng)閥控制，每個(gè)氣缸上裝有2個(gè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)，用于發(fā)出運(yùn)動(dòng)到位信號(hào)。

自動(dòng)上下料工作站的電氣控制

機(jī)床PLC輸入輸出點(diǎn)配置

根據(jù)動(dòng)作控制要求，需要機(jī)床PLC輸入端子8個(gè)，輸出端子5個(gè)，具體見(jiàn)下表。

△ 機(jī)床PLC輸入輸出地址表

機(jī)器人I/O配置

根據(jù)動(dòng)作控制要求，需要機(jī)器人PLC輸入端子11個(gè)，輸出端子8個(gè)。ABB1410提供標(biāo)準(zhǔn)I/O板DSQC652，包括16個(gè)數(shù)字輸入信號(hào)（X3、X4接口）和16個(gè)數(shù)字輸出信號(hào)（X1、X2接口）。在本工作站中，I/O配置情況見(jiàn)下表。

△機(jī)器人I/O地址表

數(shù)控機(jī)床與工業(yè)機(jī)器人通訊

為了保證自動(dòng)上下料動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人之間需要進(jìn)行信號(hào)的交流。其中，機(jī)床送至機(jī)器人的信號(hào)見(jiàn)表1，機(jī)器人送至機(jī)床的信號(hào)見(jiàn)表2。

△機(jī)床送至機(jī)器人的信號(hào)

△機(jī)器人送至機(jī)床的信號(hào)

具體工作過(guò)程

通過(guò)動(dòng)作流程的規(guī)劃、電氣原理圖的繪制與接線(xiàn)、機(jī)器人程序的編制與調(diào)試，機(jī)器人系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)之間的信號(hào)實(shí)現(xiàn)了相互連接及傳輸。工作站具體流程如下圖所示（以供料倉(cāng)毛坯總數(shù)為6舉例）。

△ 工作站具體流程圖

總結(jié)

經(jīng)過(guò)接線(xiàn)、編程及調(diào)試，該工作站實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程中上料、加工、下料的自動(dòng)化和無(wú)人化，且滿(mǎn)足一系列技術(shù)要求。如機(jī)器人上料、下料動(dòng)作準(zhǔn)確到位，不會(huì)碰撞機(jī)床和料架；在斷電、斷氣等異常情況下，機(jī)器人手爪保持夾緊狀態(tài)，保證工件不會(huì)松開(kāi)或脫落；機(jī)器人始終在運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)移動(dòng)，不會(huì)超程等。總之，該設(shè)備可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高車(chē)間的生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平，為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有很好的推廣價(jià)值。