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工業(yè)機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床是怎么配合工作的
我們常說(shuō)團(tuán)結(jié)就是力量,只有相互配合,才能把工作做得更加完美。這不僅僅適用于人類。
工業(yè)機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床也是一樣的,也是需要相互配合才能做好工作,提高工廠的生產(chǎn)效率。
所以今天要學(xué)習(xí)的是工業(yè)機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床是怎么配合工作的?以FANUC機(jī)器人為例。
FANUC機(jī)器人在電機(jī)外殼加工生產(chǎn)線上的應(yīng)用過(guò)程,采用機(jī)器人自動(dòng)上下料技術(shù)及利用iRVision視覺系統(tǒng),合理地規(guī)劃?rùn)C(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡,把工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)技術(shù)及數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)有機(jī)地組合起來(lái),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝卸工件、自動(dòng)碼放加工成品,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高精度、高效率和低成本加工。
1、FANUC機(jī)器人
自動(dòng)加工生產(chǎn)線配置了兩臺(tái)FANUC Robot M-20iA搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)器人,其中一臺(tái)機(jī)器人作為行走機(jī)器人R1,使用FANUC伺服電動(dòng)機(jī)αiF12/3000控制,通過(guò)精密減速機(jī)、齒輪及齒條進(jìn)行傳動(dòng),重復(fù)精度高,可以輕松適應(yīng)機(jī)床在導(dǎo)軌兩側(cè)布置的方案。
主要用于毛坯工件的抓取、機(jī)床上料、加工工序間工件抓取以及加工成品卸除并運(yùn)送到傳輸帶上。
另一臺(tái)固定機(jī)器人R2結(jié)合FANUC獨(dú)有的智能機(jī)器人技術(shù)(iRVision視覺功能),用于下料,在料筐里碼放加工成品。
FANUC Robot M-20iA機(jī)器人各環(huán)節(jié)每一個(gè)結(jié)合處為一個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)或坐標(biāo)系,其外形及各關(guān)節(jié)位置如下圖所示。
2、自動(dòng)加工線設(shè)備布置
電機(jī)外殼自動(dòng)加工生產(chǎn)線由上料輸送帶和下料輸送帶(分別配置iRVision視覺系統(tǒng))、行走機(jī)器人R1(導(dǎo)軌式)、固定機(jī)器人R2、兩臺(tái)VM850立式加工中心、一臺(tái)CLX360數(shù)控車床、成品料筐和系統(tǒng)控制柜等組成,各設(shè)備布置如下圖所示。
3、 數(shù)控加工工藝
工件為電機(jī)外殼, 如下圖所示, 為大批量生產(chǎn), 材料是ADC12鋁合金。加工內(nèi)容包含端面銑削鉆孔、攻螺紋和內(nèi)孔車削等內(nèi)容。
零件加工工序內(nèi)容分配如下:
(1)VM850立式加工中心1進(jìn)行M4螺紋底孔鉆孔、M4螺紋攻螺紋及銑削外圓凸臺(tái)工序加工,如下圖所示。
(2)VM850加工中心2進(jìn)行鉆6個(gè)φ 5.5mm的通孔、孔口倒角工序加工,如下圖所示。
(3)CLX360數(shù)控車床進(jìn)行內(nèi)孔及臺(tái)階孔、孔口倒角工序加工,如下圖所示。
此外, 還需要設(shè)計(jì)專用夾具, 加工中心夾具采用內(nèi)夾方式,數(shù)控車床采用外夾方式。
4、機(jī)器人自動(dòng)上下料動(dòng)作設(shè)計(jì)
根據(jù)工件的外形特點(diǎn)設(shè)計(jì)機(jī)器人氣動(dòng)手爪部件,包含氣動(dòng)、傳感器及機(jī)械部件等。工件加工工藝流程如下:
①毛坯工件擺放在上料傳送帶上。
②行走機(jī)器人R1復(fù)合手爪抓取毛坯工件,行走到加工中心位置,將工件安裝到加工中心的專用夾具上,如下圖所示。
③待加工中心1加工完成后,行走機(jī)器人R1復(fù)合手爪取下工件,行走到加工中心2位置,將工件安裝到加工中心2的專用夾具上,如下圖所示。
④待加工中心2加工完成后,行走機(jī)器人R1取下工件到數(shù)控車床位置,將工件安裝到專用夾具上,如圖9所示。待工件加工完成后取下工件,機(jī)器人行走到工件翻轉(zhuǎn)臺(tái)位置,進(jìn)行工件翻轉(zhuǎn)、交換,如下圖所示。
⑤工件在翻轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行交換后,機(jī)器人R1把加工成品放置在下料傳送帶上,如圖11所示,由機(jī)器人R2進(jìn)行工件下料、自動(dòng)碼放在成品料筐中,如下圖所示。
至此, 結(jié)束一個(gè)完整的加工流程。各加工工序有相應(yīng)的節(jié)拍,經(jīng)過(guò)調(diào)整CNC加工程序以及機(jī)器人動(dòng)作程序后,可實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床加工與機(jī)器人上下料的完美組合。
5、 專用夾具設(shè)計(jì)
依據(jù)三臺(tái)數(shù)控機(jī)床各自的加工工序任務(wù),設(shè)計(jì)三套組合氣動(dòng)夾具,介紹如下。
(1)立式加工中心1專用夾具:立式加工中心1進(jìn)行鉆孔、攻,如下圖所示。
(2) 立式加工中心2 專用夾具:立式加工中心2進(jìn)行鉆6個(gè)φ 5.5mm的通孔、孔口倒角工序加工,設(shè)計(jì)以氣動(dòng)三爪自定心卡盤夾緊工件,以兩個(gè)彈性V形塊定向的夾具,如下圖所示。
1.啟動(dòng)卡盤 2.支承塊 3.彈性V形塊 4.特制卡爪
(3)數(shù)控車床專用夾具:數(shù)控車床進(jìn)行內(nèi)孔及臺(tái)階孔、孔口倒角工序加工,設(shè)計(jì)以一面兩銷定位工件、以氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)夾緊器夾緊方式的夾具。
6 、機(jī)器人、P LC與數(shù)控機(jī)床的接口
為保證機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的安全配合,要建立機(jī)器人、PLC以及數(shù)控機(jī)床之間安全可靠的通信連接。
在硬件方面,通過(guò)屏蔽電纜將三者之間相應(yīng)的輸入與輸出點(diǎn)進(jìn)行連接。軟件方面,通過(guò)機(jī)器人專用軟件、PLC接口,采集機(jī)床和機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài),編寫相應(yīng)的符合上下料邏輯的控制程序,最終達(dá)到數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人的有效通信。
重點(diǎn)需要處置緊急停止信號(hào)、數(shù)控機(jī)床準(zhǔn)備完成信號(hào)、機(jī)器人手爪氣動(dòng)信號(hào)、數(shù)控機(jī)床夾具松夾信號(hào)以及安全門信號(hào)等,數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控畫面如下圖所示。
1.啟動(dòng)卡盤 2.支承塊 3.彈性V形塊 4.特制卡爪
(3)數(shù)控車床專用夾具:數(shù)控車床進(jìn)行內(nèi)孔及臺(tái)階孔、孔口倒角工序加工,設(shè)計(jì)以一面兩銷定位工件、以氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)夾緊器夾緊方式的夾具,如圖15所示。
6 . 機(jī)器人、P LC與數(shù)控機(jī)床的接口
為保證機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的安全配合,要建立機(jī)器人、PLC以及數(shù)控機(jī)床之間安全可靠的通信連接。在硬件方面,通過(guò)屏蔽電纜將三者之間相應(yīng)的輸入與輸出點(diǎn)進(jìn)行連接。軟件方面,通過(guò)機(jī)器人專用軟件、PLC接口,采集機(jī)床和機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài),編寫相應(yīng)的符合上下料邏輯的控制程序,最終達(dá)到數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人的有效通信。重點(diǎn)需要處置緊急停止信號(hào)、數(shù)控機(jī)床準(zhǔn)備完成信號(hào)、機(jī)器人手爪氣動(dòng)信號(hào)、數(shù)控機(jī)床夾具松夾信號(hào)以及安全門信號(hào)等,數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控畫面如圖16所示。
圖15 數(shù)控車床夾具
圖16 數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控畫面
7. 結(jié)語(yǔ)
隨著工業(yè)機(jī)器人向更深更廣方向的發(fā)展以及機(jī)器人智能化水平的提高,機(jī)器人的應(yīng)用范圍還在不斷地?cái)U(kuò)大,工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)作為數(shù)控機(jī)床輔助部件,越來(lái)越受到機(jī)床制造商和用戶的重視。通過(guò)機(jī)器人控制系統(tǒng)和機(jī)床控制系統(tǒng)之間快速無(wú)誤的通信,以及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的精度,可保證系統(tǒng)加工過(guò)程的可靠性。
本文所述自動(dòng)加工生產(chǎn)線,匯集機(jī)器人技術(shù)、PLC技術(shù)、傳感器檢測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)及數(shù)控技術(shù)等先進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的技術(shù)組合,簡(jiǎn)化了數(shù)控機(jī)床操作模式,提高了數(shù)控機(jī)床的操作安全性,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,工件的上下料及自動(dòng)加工連接緊密,大大提高了工作效率,具有較好的應(yīng)用價(jià)值。
隨著工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,應(yīng)用技術(shù)也越來(lái)越高,因此工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)作為數(shù)控機(jī)床輔助部件,越來(lái)越受到機(jī)床制造商和用戶的重視。
通過(guò)機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的緊密配合,保證系統(tǒng)加工過(guò)程的緊密性,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,大大提高了工作效率,具有較好的應(yīng)用價(jià)值。
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