本文從(cong)硬件的選擇、工業機器人與CNC數控機床的接口定(ding)義等方面，介紹(shao)了兩者集成的步驟(zou)，同(tong)時(shi)介紹(shao)了集成上(shang)下料工作站的種類與注(zhu)意事項。
1. 硬件選擇
（1）工業機器(qi)人上(shang)下料工作站(zhan)的組成
典型的工(gong)業機器人(ren)數(shu)控(kong)機床(chuang)上(shang)下(xia)料工(gong)作站系統如(ru)圖1所(suo)示(shi)。主(zhu)要的組成部(bu)分包括工(gong)業機器人(ren)、數(shu)控(kong)機床(chuang)、工(gong)件、抓取(qu)手爪、周邊設備及(ji)系統控(kong)制器等。
工(gong)業機(ji)(ji)器人與數控機(ji)(ji)床之(zhi)間的(de)通信(xin)方式(shi)根據各系(xi)統(tong)(tong)的(de)不同，也有所(suo)區別。對(dui)于信(xin)號(hao)(hao)較少(shao)的(de)系(xi)統(tong)(tong)，可以(yi)直接使(shi)用I／O信(xin)號(hao)(hao)線進行連接，至少(shao)要包括門控信(xin)號(hao)(hao)、裝(zhuang)夾信(xin)號(hao)(hao)及(ji)加(jia)工(gong)完成信(xin)號(hao)(hao)等(deng)。對(dui)于信(xin)號(hao)(hao)較多的(de)系(xi)統(tong)(tong)，可以(yi)使(shi)用現(xian)場總線、工(gong)業以(yi)太網等(deng)方式(shi)進行通信(xin)。
（2）上下料機器人的選擇
本實例所(suo)介紹的數(shu)控(kong)(kong)機(ji)床加工工件(jian)為圓柱體，如圖2所(suo)示，重量(liang)≤2kg，故機(ji)床上下料機(ji)器人可(ke)選用安川MH6機(ji)器人，如圖3所(suo)示。機(ji)器人控(kong)(kong)制系(xi)統為安川DXl00。
選(xuan)擇(ze)工業機器(qi)(qi)人末(mo)端執行器(qi)(qi)應考慮夾(jia)取(qu)對象的形狀(zhuang)與質量，本實例選(xuan)擇(ze)氣動手(shou)爪，如圖4所(suo)示(shi)，型號為HDS-20Y，控制手(shou)爪動作的電磁閥安裝在MH6機器(qi)(qi)人本體上。若(ruo)工件(jian)質量大，可選(xuan)用(yong)液(ye)壓手(shou)爪。
考慮到(dao)失(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)安全，失(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)后(hou)夾(jia)緊的工(gong)件不應掉落，故電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)閥(fa)采用雙電(dian)(dian)(dian)(dian)控。末端執行器氣動控制回路如圖(tu)5所示(shi)。當YV1電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)閥(fa)線圈(quan)通電(dian)(dian)(dian)(dian)時，氣動手(shou)爪收縮，夾(jia)緊工(gong)件；當YV2電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)閥(fa)線圈(quan)通電(dian)(dian)(dian)(dian)時，氣動手(shou)爪松(song)開，釋放工(gong)件；當YV1、YV2電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)閥(fa)線圈(quan)都不通電(dian)(dian)(dian)(dian)時，氣動手(shou)爪保(bao)持原來的狀態。電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)閥(fa)不能同(tong)時通電(dian)(dian)(dian)(dian)。
（3）PLC控制柜與安(an)全防護裝置(zhi)的選擇
PLC控(kong)制(zhi)柜用(yong)來安裝(zhuang)斷路器、PLC、開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)、中間繼電(dian)器和變(bian)壓器等元器件。PLC選擇(ze)OMRON公司NJ301－1100控(kong)制(zhi)器，上下料(liao)機器人的啟動(dong)與停止、輸(shu)送(song)線的運行等均由其(qi)控(kong)制(zhi)。
常用(yong)的(de)安(an)全(quan)防護如圖6所示，有安(an)全(quan)圍欄與(yu)安(an)全(quan)光柵。本(ben)工作站選(xuan)用(yong)安(an)全(quan)圍欄。
2. CNC與機器人上下料工作站的接口
機器人(ren)上(shang)(shang)、下料(liao)時(shi)，需(xu)要與CNC進(jin)行信息交(jiao)換、互相配(pei)合，才能(neng)有條不紊地工(gong)作。機器人(ren)上(shang)(shang)下料(liao)的(de)工(gong)作流程如圖7所示。
CNC與機(ji)器(qi)人上下料工作站(zhan)PLC之(zhi)間信號的傳遞路(lu)徑如圖8所示。CNC機(ji)床PLC與上下料工作站(zhan)PLC之(zhi)間進(jin)行信息交換，機(ji)器(qi)人控制系統與上下料工作站(zhan)PLC之(zhi)間進(jin)行信息交換。
CNC與(yu)機器人上(shang)下(xia)料工作站的接(jie)口信號如表1所示。上(shang)下(xia)料工作站PLC向CNC機床(chuang)(chuang)PLC發(fa)出指(zhi)令，如“請(qing)(qing)求CNC開門(men)”、“請(qing)(qing)求CNC關門(men)”等，指(zhi)令的執行由CNC機床(chuang)(chuang)PLC來完成。
機器人上下料工(gong)(gong)作站PLC的(de)配(pei)置如(ru)表2所示，CNC與(yu)機器人上下料工(gong)(gong)作站的(de)接(jie)口分配(pei)如(ru)表3所示。
3. CNC與機器人上下料工作站的接口電路設計
CNC機床PLC的輸(shu)出(chu)接(jie)口為(wei)源型(xing)輸(shu)出(chu)，而NJ PLC的輸(shu)入接(jie)口必須接(jie)為(wei)漏型(xing)，所(suo)以CNC機床PLC的輸(shu)出(chu)信號通(tong)過中間繼電器進行過渡。CNC輸(shu)出(chu)與NJ輸(shu)入接(jie)線圖如(ru)圖9所(suo)示(shi)。CNC輸(shu)入與NJ輸(shu)出(chu)接(jie)線圖如(ru)圖10所(suo)示(shi)。
4. 注意事項
（1）如(ru)果纏屑不(bu)處(chu)理，將會導致裝(zhuang)(zhuang)夾位(wei)置(zhi)不(bu)準(zhun)確，上下(xia)料困(kun)難等問題。面對(dui)此類問題，首先要建(jian)議客(ke)戶(hu)改良工藝或車削刀具，有效(xiao)斷(duan)屑；此外還需增加吹氣(qi)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)，每(mei)個工作節拍內吹氣(qi)一(yi)次，減少切屑堆積(ji)。
（2）機床的(de)定(ding)(ding)位(wei)主要靠定(ding)(ding)位(wei)銷。一般情況(kuang)下，定(ding)(ding)位(wei)銷會比(bi)定(ding)(ding)位(wei)孔小一些(xie)，不會發生(sheng)工件(jian)難以(yi)裝入現象；但遇到(dao)間隙(xi)配合特別小的(de)時(shi)候，首先要親(qin)自操作一下，看(kan)工件(jian)與定(ding)(ding)位(wei)銷之間的(de)配合，再結合機器(qi)人精(jing)度做預判，以(yi)防(fang)后期機器(qi)人工作站調試時(shi)無法裝夾到(dao)位(wei)，如圖(tu)11所示(shi)。
（3）裝(zhuang)夾到(dao)(dao)位(wei)問題(ti)，有部(bu)分工件，在卡盤內部(bu)有一(yi)個硬限位(wei)，工件在裝(zhuang)夾時，必須緊靠硬限位(wei)，加(jia)工出的零件才算合格，遇此類情(qing)況，建議選(xuan)用特制氣缸，含推緊壓板，可(ke)以有效(xiao)達到(dao)(dao)目的。
（4）主軸(zhou)準(zhun)停問(wen)題，有的工件在裝夾時(shi)認方向(xiang)，主軸(zhou)需有主軸(zhou)定(ding)向(xiang)功能，才可以實現機器(qi)人上(shang)下料。
（5）切屑堆積問題，有部(bu)分數控車(che)床不含廢料回收系(xi)統，此(ci)時在技術協議或方案中(zhong)需注(zhu)明(ming)，要(yao)客戶根據實(shi)際(ji)情(qing)況，定期清理切屑。
（6）斷(duan)刀(dao)(dao)是車床(chuang)上下(xia)料中最頭(tou)痛(tong)的問題，如沒有(you)斷(duan)刀(dao)(dao)檢測(ce)，只有(you)通過定時(shi)抽檢來判斷(duan)此(ci)現象，如斷(duan)刀(dao)(dao)現象頻繁，建議研(yan)究該項目的可行(xing)性(xing)。