為適應(yīng)當(dāng)今社會的發(fā)展需求，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，在車間現(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人和數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，設(shè)計研發(fā)一款自動上下料工作站。使用機(jī)器人為車床完成上下料，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中上料、加工、下料的自動化和無人化。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)簡單，便于調(diào)試，具有良好的實用價值和經(jīng)濟(jì)效益。

自動上下料工作站的結(jié)構(gòu)組成

如下圖所示，上下料工作站主要由數(shù)控車床、工業(yè)機(jī)器人、料倉三部分組成。

△ 整體布局圖

數(shù)控車床采用南京翼馬數(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。車床采用液壓卡盤、氣動防護(hù)門。防護(hù)門上裝有2個感應(yīng)開關(guān)，用于發(fā)出機(jī)床門關(guān)閉到位信號、機(jī)床門打開到位信號。

工業(yè)機(jī)器人采用ABB系列1410型號機(jī)器人，由機(jī)器人本體、控制柜和示教盒三部分通過電纜線連接而成。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，通過指令編程實現(xiàn)相應(yīng)的動作功能。根據(jù)這一特征，在機(jī)器人腕部配置兩個手爪，1號手爪用于抓取和放置毛坯，2號手爪用于抓取和放置成品。手爪的打開閉合由氣動閥控制，每個手爪上裝有2個感應(yīng)開關(guān)，用于發(fā)出手爪夾緊到位信號、手爪松開到位信號。

料倉采用不銹鋼型材自主設(shè)計制造，傾斜放置，有助于圓柱形工件依靠自重整齊排列。機(jī)器人從供料倉取毛坯、向出料倉放成品。供料倉上配置兩個氣缸：上下運(yùn)動氣缸用于頂出毛坯，左右運(yùn)動氣缸用于固定毛坯。氣缸的運(yùn)動由氣動閥控制，每個氣缸上裝有2個感應(yīng)開關(guān)，用于發(fā)出運(yùn)動到位信號。

自動上下料工作站的電氣控制

機(jī)床PLC輸入輸出點配置

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

△ 機(jī)床PLC輸入輸出地址表

機(jī)器人I/O配置

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

△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

為了保證自動上下料動作的實現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人之間需要進(jìn)行信號的交流。其中，機(jī)床送至機(jī)器人的信號見表1，機(jī)器人送至機(jī)床的信號見表2。

△機(jī)床送至機(jī)器人的信號

△機(jī)器人送至機(jī)床的信號

具體工作過程

通過動作流程的規(guī)劃、電氣原理圖的繪制與接線、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)之間的信號實現(xiàn)了相互連接及傳輸。工作站具體流程如下圖所示（以供料倉毛坯總數(shù)為6舉例）。

△ 工作站具體流程圖

總結(jié)

經(jīng)過接線、編程及調(diào)試，該工作站實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中上料、加工、下料的自動化和無人化，且滿足一系列技術(shù)要求。如機(jī)器人上料、下料動作準(zhǔn)確到位，不會碰撞機(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)，保證工件不會松開或脫落；機(jī)器人始終在運(yùn)動范圍內(nèi)移動，不會超程等。總之，該設(shè)備可減輕工人的勞動強(qiáng)度，提高車間的生產(chǎn)效率和自動化水平，為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有很好的推廣價值。