數控加工中（zhōng）心上下料機器人動作過程

作為全球*大雇主排（pái）行榜第十位的（de）富士康（kāng），攜手阿裏14億布局機（jī）器人行業，*有新（xīn）聞報道出3C機器（qì）人未來5年需求或達30萬台，可見機器人是未來發展趨勢。從*初的普銑到現在的數控銑床（數控加工中心），人（rén）們對加工精度、批（pī）量化自動化生產提出了*高的（de）要求，這就實現了數控加工中心和機器人的相結合，數控加工中心上下（xià）料機器人由（yóu）此誕生。　　　　在用數控加工中心加（jiā）工輪轂等大型零件（jiàn）時，負載可達幾十公斤重，其外形也大多是（shì）盤類（lèi）件。這（zhè）類加工（gōng）件數量大，機床幾乎要24小時運行。在歐美等發（fā）達國家（jiā）早已采用機器手來自動上料和下料，代替了人工（gōng）。下（xià）麵就（jiù）以一個盤類零件的（de）加工為例（lì），概括性地介紹數控加工中心上下料機器人。　　　　數控加工中心上（shàng）下料機（jī）器人工作原理　　　　數（shù）控加工中心上下料機器人要根據加工零件的形狀及加工工藝的不同，來采用不（bú）同的手爪抓取係統（tǒng）。而（ér）完成抓取，搬運和取走過程的運動機構就是大型直角坐標機器人，它們通常就是一個（gè）水平運動軸（X軸）和上（shàng）下運動軸（Z軸）。被加工零件形狀和重量不同所采用的手爪形狀（zhuàng）及結構也不同，手爪的類型及尺寸要根據具（jù）體的零件及加（jiā）工工藝來定。　　　　一、 機械結構（gòu）　　　　通常毛坯料（liào）和加工完的工件分別放（fàng）置在數控加工中心的一側或兩側（cè）。圖1中給出的兩個例子是*常見的上下料（liào）和機床位置關（guān）係（xì）。　　　　這裏Z軸（zhóu），手爪係統和毛坯件的總重量通常是100到300公斤。對於負載重量小及抓取後不需轉動處理（下料時），Z軸就用單根的LM-A44結（jié）構。如果負載較重或及下料時負載還要被轉動（dòng），Z軸就用如圖2的雙根加（jiā）強型的LM-A88結構。LM-A44結（jié）構可（kě）以抓取60公斤重負載，LM-A88可以抓取300公斤重負載。Z軸的有效行程從200mm到2000mm，可以滿足（zú）常見的數控加工中心上下料要（yào）求。　　　　　　　 　整體效果圖 Z軸LM-A88抓取軸　　　　X軸的行程較（jiào）長，小（xiǎo）負載時采用一根PAS44BB或（huò）兩根PAS43BB結構。大負載時（shí）采用兩根PAS44BB結構或加強型PAS88BB結構。X軸的負載是指Z軸，手爪係統和毛坯件的（de）總重量。X軸的負載從200公斤到800公斤，其（qí）標準的有（yǒu）效行程*長達5600mm。特殊要求X軸的（de）負載可（kě）達3000公斤（jīn），其有效行程*長達12000mm。 通（tōng）常情況下采用一（yī）個X軸，兩個Z軸結構，其中一（yī）個Z軸僅用於（yú）上料，另一個Z軸僅用於（yú）下料。這是Z軸可以是齒型帶傳動，而X軸要采用齒輪齒條傳動方式。　　　　二、 傳動方式及運動參數　　　　標準（zhǔn）型X軸和Z軸采（cǎi）用齒型帶傳（chuán）動，其運（yùn）行速度根據負（fù）載大小及行程*高可達5米/秒。但實際中我（wǒ）們常用的運行（háng）速度是0.5~1米/秒, 小負（fù）載時達到2米/秒。　　　　對（duì）於大（dà）負載或行程超過6000mm時，通常采用齒輪齒條傳動方式，這時運行速度低些。　　　　采用齒型帶傳動時其高速運（yùn）行後重服定位精度是0.05mm。采用精密（mì）性（xìng）齒型帶傳動時其重服定位（wèi）精度是0.02mm。這對機床上料來說精度足夠了。　　　　要根據所加工工（gōng）件的（de）不同，來選擇合適的手（shǒu）爪。根據負（fù）載及其轉動慣量、行程、運動速度（*大速度、加速度等）等來選取（qǔ）合式型號的直線運動單元（X軸和Z軸）、所配驅動電機、減速機和數控係統等。針（zhēn）對用戶需求進行選型，每個環節都保證足夠高的（de）安全係數，保證長（zhǎng）期、高精度、高速、高效地工作。　　　　三 、動作描述　　　　為了提高效率通常采用兩台機器人，一個用於上料，一（yī）個用於下料。整個上下料過程主要由兩步完成，無論采用一個機械手還是采用兩（liǎng）個Z軸係統，其工作過程幾乎完全一樣：1 抓取毛坯及放到工作台卡盤上（shàng）過程；2從工（gōng）作台卡盤（pán）取下零件（jiàn）及放置（zhì）到特定位置過程。下麵分（fèn）別加以簡單（dān）描述：　　　　1、 抓取毛坯及放到（dào）工作台卡盤上過程： 毛坯料通（tōng）常由鏈（liàn）條式（shì）傳送帶運輸（shū）到指定的位置，由氣動或電動定位機構進行初步定位，保證每次機器人從同一（yī）位置抓（zhuā）取零件。當X軸向右運動到毛坯料前（qián）方時停止運動，Z軸向下運動使張開的手爪剛好能抓住毛坯件（jiàn）。這時閉合手爪抓住毛坯。然後Z向上運動到指定高度後（不（bú）會發生碰撞（zhuàng）），X軸向左運動到工作台（tái）卡盤正上方，然後Z軸向下運動把毛坯裝入卡盤或工裝內（nèi）。然後卡盤夾緊，Z軸上升到超出機床防護（hù）罩上方，X軸再運動（dòng）到毛坯上方或（huò）等待卡盤上方。　　　　2、 從（cóng）工作台卡盤（pán）取（qǔ）下（xià）零件及放置到特定位置（zhì）過程： 當（dāng）X軸運動到卡盤的正上方後，Z軸向下運動使手爪剛好（hǎo）能抓住工（gōng）件，然後（hòu）給氣壓使手爪合並抓住工件，這時機械手的控製係統（tǒng）控製液壓卡盤鬆（sōng）開，當控製係統得到卡盤（pán）鬆開信號後，Z軸（zhóu）向上運動到出來（lái）機床防護板，然後X軸（zhóu）向左運動（取決於放下料的位置）把工件運動到放料位置正上方。這時Z軸下降到工件落到放料件（jiàn）上，在張（zhāng）開手爪及提升Z軸，從而完（wán）成取料及放料過程。　　　　四、 控製係統簡介　　　　在上下（xià）料（liào）過程中要與機床（chuáng）工作台運動及卡盤張緊等精確協調，嚴格按信號流順序來控製上下料過程。在放下加工好的零件和取要加工的（de）新零件時（shí）也必須與其配套的設施精確同步協調。這裏的（de）到位和離開等開關信號要高質量高可靠（kào），必須以安全為主，確保每個步驟能夠合理銜接，控製係統的信號撲（pū）捉（zhuō）速度要快。專業設計人員（yuán）精通數控係統和數控機床，步（bù）進電機（jī），伺服電機，氣動手爪等相關產品，借（jiè）鑒百格（gé）拉類似的機器人項目，可在短時間內對各個運動節拍進行合理安排和設計，保證上下料機器（qì）人高效、協（xié）調、安全、長期可靠地工作。　　　　以上僅簡（jiǎn）單（dān）介紹為立式加工中心上（shàng）下料原理性動作過程，還有其它車床、磨床和衝床等設備設計了上下料（liào）機器人（rén）。　　　　五、 結束語　　　　在德國幾乎所有批量加工都采用機器人自動（dòng）上下料。但根據要加工（gōng）工件的幾何形（xíng）狀，加工工藝和工（gōng）作節拍不同，所采取的手爪和機器人的型號也有所區（qū）別。如加工工件不同或加工工件時間較長，可選用（yòng）不（bú）同的手爪結（jié）構，用單台機器人對多台機床進行上下料，或是多台機器人聯機上下料實現自動化。東（dōng）莞市國匠智控有限公司是一家股份製（zhì）公司，旗下有 眾創為智控科技有限公司，景哲機電（diàn）有限公（gōng）司，子帆機床服務公司 ，專注於數控設備的生產'，銷（xiāo）售，研發，整機配套，和代工服（fú）務為一體的高薪技（jì）術企業。