數控加工中心上下料（liào）機器人動作過程

作為全球*大雇主排行榜第十位的富士康（kāng），攜手阿裏14億布局機器（qì）人（rén）行業，*有新聞報道出3C機器人（rén）未來5年需求或達30萬台，可見機（jī）器人是未來發展趨勢。從（cóng）*初的（de）普銑到現在的數控（kòng）銑床（數控加工中（zhōng）心），人們對加工（gōng）精度、批量化自動化生產（chǎn）提出了*高的（de）要求，這就實現了數控加工中心和機器人的（de）相結合，數控加工中心上下料機器人由此誕生。　　　　在用數控（kòng）加工中心加工輪轂等大型零件時，負載可達幾十（shí）公斤重，其外（wài）形也大多是（shì）盤類件。這類加工件數量大，機床幾乎要24小時運行。在歐美等（děng）發達（dá）國家早已（yǐ）采用機器手來自動上（shàng）料和下料，代替了人工。下（xià）麵就以一個盤類零（líng）件的加工為例，概括性地介紹數控加工中心上下料機器人。　　　　數控加（jiā）工中心上下料（liào）機器人（rén）工作原理　　　　數控加工中心上下料機器人要根據加工零件的形狀及加工（gōng）工藝（yì）的不同，來采用不同的手爪抓取係統。而完成抓取，搬運（yùn）和取走過程的運動機構就是大型直角坐標機（jī）器人，它們通常就是一個水（shuǐ）平運動軸（X軸（zhóu））和上下運動軸（Z軸）。被（bèi）加工零件形狀和重量（liàng）不同所采用的手爪（zhǎo）形狀及結構也不同，手爪的類型及尺寸（cùn）要根據具體的零件及加工工藝來定。　　　　一（yī）、 機械（xiè）結構（gòu）　　　　通常毛坯料和加工完的工件分別放置在數控加工中心的一側或兩側。圖1中給出的兩個例子是*常見的（de）上下（xià）料和機床位置關（guān）係。　　　　這裏Z軸，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（bú）需轉動處（chù）理（下料時），Z軸就用單根（gēn）的LM-A44結構。如果負載較重或及下料時負載還要被轉（zhuǎn）動（dòng），Z軸就用（yòng）如圖2的（de）雙根加強型的LM-A88結構。LM-A44結構可以抓取60公斤重負（fù）載，LM-A88可以抓取300公斤重負載。Z軸的有效行程從200mm到2000mm，可以滿足常見的數控加工中心上下料要求。　　　　　　　 　整（zhěng）體效果圖 Z軸LM-A88抓取軸　　　　X軸的行程較長，小負載時（shí）采用（yòng）一（yī）根（gēn）PAS44BB或兩根（gēn）PAS43BB結構。大負載時采用兩根PAS44BB結構（gòu）或（huò）加強型PAS88BB結構。X軸（zhóu）的負載（zǎi）是指Z軸，手（shǒu）爪係統和毛坯件的總重量。X軸的負載（zǎi）從200公斤（jīn）到（dào）800公斤，其標準的有效行程*長達5600mm。特殊要（yào）求X軸的負載可達3000公斤，其有效行程*長達12000mm。 通常情（qíng）況下采（cǎi）用一（yī）個X軸，兩個Z軸結構，其中一（yī）個Z軸僅用於上料，另一（yī）個Z軸僅（jǐn）用於下料。這是Z軸可以是齒型帶傳動，而X軸要采用（yòng）齒輪齒條傳動方式。　　　　二、 傳動方式及運動（dòng）參數　　　　標準型X軸和Z軸采用齒（chǐ）型帶傳（chuán）動，其運（yùn）行速度根據負載大（dà）小及行（háng）程*高可達5米/秒。但實際中我們常用的運行速度是0.5~1米/秒, 小負載時達到2米/秒。　　　　對於大負（fù）載或行程超過6000mm時，通常采用齒輪齒條傳動方式，這時運（yùn）行速度低些。　　　　采用齒型帶傳動時其高（gāo）速運行後重服定位精（jīng）度是0.05mm。采用精密性齒型帶傳動時其重服定位（wèi）精度是0.02mm。這對機床（chuáng）上（shàng）料來說精度足夠了。　　　　要根據所加工工件的不同，來選擇合適（shì）的手爪。根據負載及其轉動慣量、行程、運動速度（*大速（sù）度、加速度等）等來選（xuǎn）取合式型號（hào）的直線運動單元（X軸和Z軸）、所配驅動（dòng）電機、減速機和數控係統等（děng）。針對用戶（hù）需（xū）求進行選型，每個環節都保證足夠高的安全係數，保證長期、高精度、高速、高效地工作。　　　　三 、動作（zuò）描述　　　　為了提高效率通常采（cǎi）用兩台機器人，一個用於上料，一個用於下料（liào）。整個上下料過程主要由兩步（bù）完（wán）成，無論采（cǎi）用一個機械手還是采用兩個（gè）Z軸（zhóu）係統，其工作過程幾乎完全一樣：1 抓取毛坯及放到工作（zuò）台卡盤上過程；2從工作台卡（kǎ）盤取下零（líng）件及放置到特定位置過程。下麵分別加以（yǐ）簡單（dān）描述：　　　　1、 抓（zhuā）取毛坯及放到工作台（tái）卡盤上過程： 毛坯料通常由鏈條式傳送帶運輸到指定的（de）位置，由（yóu）氣動或電動定位機構（gòu）進（jìn）行初步定位，保證每次機器人從同一位置（zhì）抓取零件。當X軸向右運動到毛坯（pī）料前方時停止運動，Z軸向下運動使（shǐ）張開的手爪剛好能抓住毛坯件。這（zhè）時閉合手爪（zhǎo）抓住毛坯。然後Z向上運動到指定高度後（不會發生碰撞），X軸向左運動到工作台卡盤（pán）正上方，然後（hòu）Z軸向下運動把毛坯裝入卡盤或（huò）工裝內。然後卡盤夾緊，Z軸上升到超出機床防護罩（zhào）上方，X軸再運動到毛坯上方或（huò）等待卡盤上方。　　　　2、 從工作台卡盤取下（xià）零件及放置到特定位置過程： 當X軸運動到卡（kǎ）盤（pán）的正上方後，Z軸向下運動使手爪剛（gāng）好能抓住工件，然後給（gěi）氣壓使手爪（zhǎo）合（hé）並抓住工件，這時機械手的控製係統控製液壓卡盤鬆開，當控製係（xì）統得到卡盤鬆（sōng）開（kāi）信號後，Z軸（zhóu）向上運動到出來機床防護板（bǎn），然後X軸向左（zuǒ）運動（取決於（yú）放下料的位置）把工件運動到放料（liào）位置正上方。這時Z軸下降到工件落到放料件上，在張開手爪（zhǎo）及（jí）提升Z軸，從而完成取料及放料過程（chéng）。　　　　四、 控製係統簡介　　　　在上下料過程中要與機（jī）床工作（zuò）台運動及卡盤張緊等精確協調，嚴格按信號流順序（xù）來控製上下料過程。在放下加工好的零件和取要加（jiā）工的新零件時也必須與其配套的設施精確同步協調。這裏的到（dào）位和離開等（děng）開關信號要高（gāo）質量高可靠，必（bì）須以安全為主（zhǔ），確保每個步驟能夠合理銜接，控製係統的信號撲捉速度（dù）要快。專業設計人員精通數控係（xì）統和數控機床，步進電機，伺服（fú）電機，氣（qì）動手爪等相（xiàng）關產品，借鑒百格拉類似的機器人項目，可在短時間內對各個運動節拍進行（háng）合理安排和設計，保證上下料機器人高效、協調、安全、長期可靠地工作。　　　　以上僅簡單介紹為立式加工中心上下料（liào）原理性動作過程，還有（yǒu）其它車床、磨（mó）床（chuáng）和衝床等設（shè）備設計了上下（xià）料機器人。　　　　五、 結束（shù）語　　　　在德國幾（jǐ）乎所有批量加工都（dōu）采（cǎi）用機器人自動上下料。但（dàn）根據要（yào）加工工件的幾（jǐ）何（hé）形狀，加工工藝和工作節拍不同，所采（cǎi）取的手爪和機器人的型號也有所區（qū）別。如加工（gōng）工件不同或加工工件（jiàn）時間較長，可選用不同的手爪結構，用（yòng）單台機器人對多台機床進行上下料，或是多台機器（qì）人聯機上下料實現自動化。東莞市草莓视频在线智控有限公司是一家股份製公司，旗下有 眾創為智控科技有限公司，景哲機電有限公司，子帆機床服（fú）務公司 ，專注於數控設備的（de）生產（chǎn）'，銷售，研發（fā），整機配套，和（hé）代工服務為一體的高薪技術企業。