數控加（jiā）工中心上下料機器人動作過程

作為全球*大雇（gù）主排行榜第十位的富士康，攜手阿裏14億布局機器人行業（yè），*有新聞報道出3C機器人（rén）未來5年需求（qiú）或（huò）達30萬（wàn）台，可見機器人是未來發展趨勢。從*初的（de）普銑（xǐ）到現在的數控銑床（數控加工中（zhōng）心），人們（men）對加工（gōng）精度、批（pī）量化自動化生產提出了*高的要求，這就實現了數控加工中心（xīn）和機器人的相結合，數控加工中心上下料機器人由此誕生。　　　　在用數控加工中心加工輪轂等大型零件時，負載可（kě）達幾十公斤重，其外形也大多是盤類件。這（zhè）類加工件數量大，機床幾乎要（yào）24小時運（yùn）行。在歐美等發達國家早已采用（yòng）機器手來自動上料（liào）和下料，代替了人工。下麵就以一個盤類零件的加工為例，概括性（xìng）地介紹數控加工（gōng）中（zhōng）心上下料機器人。　　　　數控加工中心上下料機器人工作原理　　　　數控加工中心上（shàng）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（cǎi）用（yòng）不同的手爪（zhǎo）抓取係統。而（ér）完成抓取，搬運和取（qǔ）走過程的運（yùn）動（dòng）機構就是大型直角（jiǎo）坐標機器人，它（tā）們通常就是一個水平運動軸（X軸）和上下運動（dòng）軸（Z軸）。被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（jí）尺寸要根據具體的零件及加工工藝來定（dìng）。　　　　一、 機械結構　　　　通常毛坯料和加工完的工件分別放置在（zài）數控加工中心的一側或兩側。圖1中給出（chū）的兩個例子是*常見（jiàn）的上下料和機床位置關係。　　　　這裏Z軸，手爪係（xì）統和毛（máo）坯件的總（zǒng）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（lǐ）（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（jiù）用如圖2的（de）雙根加強型的LM-A88結構。LM-A44結構可以抓取60公斤重負載（zǎi），LM-A88可以抓（zhuā）取（qǔ）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（zhōng）心上下料要求。　　　　　　　 　整體效果圖 Z軸LM-A88抓取軸　　　　X軸的（de）行程較長，小負載時采用一根（gēn）PAS44BB或兩根PAS43BB結構（gòu）。大負載時（shí）采用兩根PAS44BB結構或加強型PAS88BB結構。X軸的負載（zǎi）是指Z軸，手爪係統和毛坯件的總重量。X軸的負載從200公斤到800公斤，其標準的有效行程*長達5600mm。特殊要求X軸的負載可達3000公斤，其有效行程*長達12000mm。 通常情況下采用一個X軸，兩個Z軸結構，其（qí）中一個Z軸僅用於上料，另一個Z軸（zhóu）僅用於下料。這是Z軸可以是齒型（xíng）帶傳動，而X軸要采用齒輪（lún）齒條傳動（dòng）方（fāng）式。　　　　二、 傳動方式及運動參數　　　　標準型X軸和Z軸采用齒型帶傳動（dòng），其運行速度根據負載大小及行程*高可達5米/秒。但實際中我（wǒ）們常用的運行速度是0.5~1米/秒, 小負載時（shí）達到2米/秒（miǎo）。　　　　對於大負（fù）載或行程超過6000mm時，通常采用齒（chǐ）輪齒條傳動方式，這時運行速度低些。　　　　采用齒型帶傳（chuán）動時其高速運行後重服定位精度是0.05mm。采用精密性（xìng）齒型帶傳動時其（qí）重服定位精度是0.02mm。這對機床上料來說（shuō）精度足夠了。　　　　要（yào）根據（jù）所加（jiā）工工件的不同，來選擇合適的手爪。根（gēn）據負載及其轉動慣（guàn）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元（X軸和Z軸（zhóu））、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（xíng），每個環節都保證足夠高的安全係數，保證（zhèng）長期、高精度、高速、高效地工作。　　　　三 、動作描述　　　　為（wéi）了提高效率通常采用兩台（tái）機器人（rén），一個用（yòng）於（yú）上料，一個用於下料。整個上（shàng）下料過程主要由兩步（bù）完成，無論采用一個機械手還是采用兩個Z軸係統，其（qí）工作過程幾乎完全一樣：1 抓取毛坯及放到工作台卡（kǎ）盤上過程；2從工作台卡盤取下零件及放置到特定位（wèi）置過程。下麵分別加以簡單描述：　　　　1、 抓取毛坯及放到工作台卡盤上過程： 毛坯料通常由鏈條式傳送帶運輸到指定的位置，由氣動（dòng）或電動定位（wèi）機構進行初步定位，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（dào）毛坯料（liào）前方時停止運動，Z軸向下運動使張開的手爪剛好能抓住毛坯件。這時（shí）閉合手（shǒu）爪抓住毛坯。然後Z向上運動（dòng）到指定（dìng）高度後（不會發生碰撞），X軸向左運動到工作台卡盤正（zhèng）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（jǐn），Z軸（zhóu）上升到超出機床（chuáng）防護罩上方，X軸再運動到毛坯上方或等待卡盤上方。　　　　2、 從工作台卡盤取下零（líng）件及放置到特定位置過程： 當X軸運動到卡（kǎ）盤的正上方後，Z軸向（xiàng）下運動使手爪剛（gāng）好能抓住工件，然後（hòu）給氣壓使手爪合並抓住工件，這（zhè）時機械手的控製係統控製（zhì）液壓卡（kǎ）盤鬆開，當（dāng）控製（zhì）係統（tǒng）得到卡盤鬆開信（xìn）號後，Z軸向上運動到出來機床防護板，然後X軸向左（zuǒ）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上，在張開手爪及提升Z軸，從而（ér）完成取料及（jí）放料過程。　　　　四（sì）、 控製係統簡介　　　　在上下料過程（chéng）中要與機床工作台運動及卡（kǎ）盤張緊等精確協調（diào），嚴格按（àn）信號流順序（xù）來控製上下料過程。在放下（xià）加工好的零件和取要加工的新零件時也必須與其配（pèi）套的設施精確同步協調。這裏的到位和離開等開關信號要高質量高可（kě）靠，必須以（yǐ）安全為主，確保每個步驟（zhòu）能夠合理銜接，控製係統的信號撲捉（zhuō）速度要快。專業（yè）設計人員精通數控係統和數控機床，步進電機，伺服電機，氣（qì）動手（shǒu）爪等相關產品，借鑒百格拉類似（sì）的機器人項目，可在短時間內對各個運動節拍進行合理（lǐ）安排（pái）和設（shè）計，保證（zhèng）上下料（liào）機器人高效、協調、安全、長期可靠地工作。　　　　以上僅簡單介紹（shào）為立式加工中心上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（le）上下料機（jī）器人。　　　　五、 結束語　　　　在德（dé）國幾乎所有批量加工都采用機器人自（zì）動上下料。但根據要（yào）加工工件的（de）幾何形狀，加工工藝和工作節拍不同，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）不同的手爪結構，用單台機器人對多台機床進行（háng）上下料，或是多（duō）台機器人聯機上下（xià）料實現自動化。東莞市國匠智控有限公司是（shì）一家股份製（zhì）公司，旗下有 眾創為智控科技有限公司，景哲機電有限公司（sī），子帆機床服務公司 ，專（zhuān）注於數（shù）控設備（bèi）的生產'，銷售，研發，整機配（pèi）套，和代工服務為一體的高薪技術企業。