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，攜手阿裏14億布局機器人行業，*有新聞（wén）報（bào）道出3C機器人未來（lái）5年需求或達（dá）30萬台，可見機器人是未來發展趨勢。從*初的普銑到現（xiàn）在的數控銑床（數控加工中（zhōng）心），人們對加工（gōng）精度、批量化自動（dòng）化生產提出了*高的要求，這就實現了數控加（jiā）工中心和機器人的相結合，數控加工中心上下料（liào）機器人由此誕（dàn）生。　　　　在用數（shù）控加工中（zhōng）心加工輪轂等大型零（líng）件時，負載可達幾十公斤重，其外形也大多是盤（pán）類件。這類加工件數量大，機床幾乎（hū）要24小時運行。在歐美等發達國家早已采用機器手來自動上料和下料（liào），代（dài）替了（le）人（rén）工。下（xià）麵就以一個盤類零件的加工為例，概括性地介紹數控加工中心上下料機器人。　　　　數控（kòng）加工中心上下料機器人工作原理（lǐ）　　　　數控加工中心上下料機器人要（yào）根據加工零件的形狀及加工工藝的不同，來采用不同的手（shǒu）爪（zhǎo）抓取係統。而完成抓取，搬運和取走過程的運動機構就是大型直角（jiǎo）坐標機器人，它們通常就是一個水平（píng）運動軸（zhóu）（X軸）和上下運動軸（Z軸）。被加工零件形狀和重量不同所采用的手爪形狀及結構也不同，手（shǒu）爪的類型及尺寸要根據具體的（de）零件及加工工藝來定。　　　　一、 機械結構　　　　通常毛坯料和加工完的工件分別放置（zhì）在（zài）數控加工（gōng）中心的一側或（huò）兩側。圖1中給出的（de）兩個例子是*常見的上下（xià）料和機床位置關係。　　　　這裏Z軸，手爪係統和（hé）毛坯件的總重（chóng）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結構。如果負載較重或及下料時負載還要被轉動，Z軸就用如圖2的雙根加強（qiáng）型的LM-A88結構。LM-A44結構可（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（mǎn）足常見（jiàn）的數控加工中心上下料（liào）要求。　　　　　　　 　整體（tǐ）效果圖 Z軸LM-A88抓取軸　　　　X軸的行程較（jiào）長，小負載時采用一根PAS44BB或兩根PAS43BB結構。大負載時采用兩根PAS44BB結構或加強型PAS88BB結構。X軸的（de）負載是指Z軸，手爪係統和毛坯件的總重量。X軸的負載從（cóng）200公斤到800公斤，其標（biāo）準的有效行程*長達5600mm。特殊要求X軸的負（fù）載可（kě）達3000公斤（jīn），其有效行程*長達12000mm。 通常情況下采用一個X軸，兩個Z軸（zhóu）結構，其中（zhōng）一個Z軸僅用於上（shàng）料，另一個Z軸僅用於下料。這是Z軸可以是齒型帶傳動，而（ér）X軸要采（cǎi）用齒輪齒條傳動方式。　　　　二、 傳動方式及運動參數　　　　標（biāo）準型X軸和Z軸采用齒型帶傳動，其運行（háng）速度根據負載大小及行程*高可達5米/秒。但實際中（zhōng）绿巨人黄片软件（men）常用的運行速度是0.5~1米/秒, 小負載時達到2米/秒。　　　　對（duì）於大負載或行程超過6000mm時，通常采用齒輪（lún）齒條傳動（dòng）方式（shì），這時運行速度低些（xiē）。　　　　采（cǎi）用齒型帶（dài）傳動時其高速運行後重服定位精度（dù）是0.05mm。采（cǎi）用精（jīng）密性齒型帶傳動時其重服定位精度是0.02mm。這對機床（chuáng）上料來（lái）說精度足夠了。　　　　要根據所（suǒ）加工工（gōng）件的不同，來選（xuǎn）擇合（hé）適的手爪。根據負載及其轉動慣量、行程、運動速度（*大速度、加速度等）等來選取合式型號的直線運動單（dān）元（X軸和Z軸）、所配驅動電機、減速機和數控係統等。針對用戶需求進行選型，每個環節都保證足夠高的安全係數，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（qì）人，一個用（yòng）於上料，一個用於下料（liào）。整（zhěng）個上下料過程主要由兩步完成，無論（lùn）采用一個（gè）機械手還是采用兩個Z軸係統，其工作過程幾乎完全（quán）一樣：1 抓取毛坯及放到（dào）工作台卡盤上過程；2從工作台卡盤取下零（líng）件及（jí）放置到特定位置（zhì）過程。下（xià）麵（miàn）分別加以簡單描述：　　　　1、 抓取毛坯及放到工作台卡盤上過程： 毛坯料通常（cháng）由鏈條式傳送帶運輸到指定（dìng）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位置抓取零件。當X軸向右運動到毛坯料前方時停止運動，Z軸向下運動使張開的手爪剛好能抓住（zhù）毛坯件。這時閉合手爪抓住毛坯。然後Z向上運動（dòng）到指定高度後（不（bú）會發生碰（pèng）撞），X軸向左運動（dòng）到工作台卡盤正上方，然後Z軸向下運動把毛坯裝入卡盤或工裝內。然後卡盤夾緊，Z軸上升到超出機床防護罩上方（fāng），X軸再運動到毛坯上方或等待卡盤上方。　　　　2、 從工作台卡（kǎ）盤取下零件（jiàn）及放置到特定位置過程： 當X軸運動到卡盤的正上方後，Z軸（zhóu）向下運動使手爪剛好能抓住工件，然後（hòu）給（gěi）氣壓使手爪合並抓住工件，這時機械（xiè）手的（de）控製係統控製液（yè）壓卡盤（pán）鬆開，當控製係統得到卡盤鬆（sōng）開信號後，Z軸向上運（yùn）動到（dào）出來機床防護板，然後X軸向左運動（取決於放下料的（de）位（wèi）置）把工件運動（dòng）到放料位置正上方。這時（shí）Z軸下降到工件落到放料件（jiàn）上，在張開手爪及提升Z軸，從而完成取料（liào）及放料過程。　　　　四、 控製係統簡介　　　　在上下（xià）料過程（chéng）中要（yào）與機床工作台運動及卡盤張（zhāng）緊等精確協調，嚴格按信（xìn）號流順序來控製（zhì）上下料過程。在放下加工好的零件和取要加工的新零件時（shí）也必須與其配套的設（shè）施（shī）精確同步協調。這（zhè）裏（lǐ）的到位和（hé）離開等開關信號要高質量高可（kě）靠（kào），必須以安全為主，確保每個步驟能夠合理銜接，控製係統的信號撲捉速度要快。專業設計人員精通數控係統和（hé）數控機床，步進電機，伺服電機，氣動手爪等相關產品，借（jiè）鑒百格拉（lā）類似的機器（qì）人項目，可在短時間內（nèi）對各個運動節拍進行合理安排和設計，保（bǎo）證上下料機器人高效（xiào）、協調（diào）、安全、長期可（kě）靠地工作。　　　　以上僅簡單介紹為立式加工中心上下料原理性動作（zuò）過程，還有其它車（chē）床、磨床和衝床等設備設計了上下料機器人。　　　　五、 結束語　　　　在德國幾乎所有批量加工都采用機器人自動上下（xià）料。但根據要加工工件（jiàn）的幾何形狀，加工工藝和工作節拍不同，所采取的手爪和（hé）機器人的（de）型號也有所區別。如加工工（gōng）件不同或加工（gōng）工件時間較長，可選用不同的手爪結構，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公司，旗（qí）下有 眾創為智控科（kē）技有限公司（sī），景（jǐng）哲機電有限公司，子帆機床服務公司 ，專注於數控設備的生產'，銷售，研發（fā），整機配套，和代工服務（wù）為一體的高（gāo）薪技術企業。