數控加（jiā）工中心（xīn）上下料機器（qì）人動作過程

作為（wéi）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，*有新聞報（bào）道出3C機器人未來5年（nián）需求（qiú）或達30萬台，可見機器（qì）人是未來發（fā）展（zhǎn）趨勢。從*初的普銑到現在的數控銑床（數控加工中心），人們對加（jiā）工精度、批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和機（jī）器人的相結合，數控加（jiā）工中心（xīn）上下（xià）料機器人由此誕（dàn）生。　　　　在用數控加工中心加（jiā）工輪轂等大型零件時，負載可達幾十公斤重，其外形也大（dà）多是盤類件。這類（lèi）加（jiā）工件數量大，機床（chuáng）幾乎要24小時運行。在歐美等發達（dá）國家早（zǎo）已（yǐ）采用機器手來自動上料和下料，代替了人工。下麵就（jiù）以一個盤類零件的加（jiā）工為例，概括性地介紹數（shù）控加工中心上（shàng）下料機器人。　　　　數控加工中（zhōng）心上下料機器人工作原理　　　　數控加工中心上下料（liào）機器人要根據加工零件的形狀及加工工藝的不同（tóng），來采用不同的手爪抓取（qǔ）係統。而完成抓取，搬運和取走過程的運動機構就是大型直（zhí）角坐標機器（qì）人，它們通常就是一個水平運動軸（X軸）和上下運動軸（zhóu）（Z軸）。被加工（gōng）零件形狀和（hé）重（chóng）量不同所采用的手爪形狀及結構也不同（tóng），手爪的類型及尺寸（cùn）要根據具體的零件（jiàn）及加工工藝來定。　　　　一、 機械結構　　　　通（tōng）常毛（máo）坯料（liào）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（zhōng）給出的兩（liǎng）個例子是*常見的上（shàng）下料和機床位（wèi）置關係。　　　　這裏Z軸，手爪係（xì）統和毛坯件的總重量通常（cháng）是100到300公斤。對於負載（zǎi）重量小及抓（zhuā）取後不需轉動處理（下（xià）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（shuāng）根加強型（xíng）的LM-A88結構。LM-A44結構可以抓取60公斤重負載，LM-A88可以抓取300公斤重（chóng）負載。Z軸的有效行程從200mm到2000mm，可（kě）以滿足（zú）常見的數控加（jiā）工中心上下料要（yào）求。　　　　　　　 　整體效果圖 Z軸LM-A88抓取軸　　　　X軸的（de）行程較長（zhǎng），小負載時采用一根PAS44BB或兩根PAS43BB結構。大負載時（shí）采用兩（liǎng）根PAS44BB結構或加強型PAS88BB結構。X軸的負（fù）載是指Z軸，手（shǒu）爪係統和（hé）毛坯件的總重量。X軸的負載從200公斤（jīn）到800公斤，其標準（zhǔn）的有效行程*長達（dá）5600mm。特殊要求X軸的（de）負載可達3000公斤（jīn），其有效行程*長達12000mm。 通常情況（kuàng）下采用一個X軸，兩個（gè）Z軸結構（gòu），其中一個Z軸僅用於上料，另一個Z軸僅用於下料（liào）。這（zhè）是Z軸可以是齒型帶傳動（dòng），而X軸要采用齒（chǐ）輪齒條傳動方式。　　　　二、 傳動方式及（jí）運動參數　　　　標準型X軸和Z軸采用齒（chǐ）型帶傳動，其運行速度根據負載大小及行程（chéng）*高可達5米/秒。但實際（jì）中w17c起草视频（men）常用的運行速度是0.5~1米/秒, 小負載（zǎi）時達到2米/秒。　　　　對於大負載或行程超過（guò）6000mm時，通常采（cǎi）用齒輪（lún）齒條傳動方（fāng）式，這（zhè）時運行速度低（dī）些。　　　　采用齒型帶傳動時其高（gāo）速運行後（hòu）重服定位精度是0.05mm。采用精密性齒型（xíng）帶傳動時其（qí）重（chóng）服定位精（jīng）度是0.02mm。這對機床上料來說精度足夠了。　　　　要根據（jù）所加工工件的不同，來選擇合適的手爪。根據負載及其轉（zhuǎn）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（de）直線運動單（dān）元（X軸和Z軸）、所配（pèi）驅動電機、減速機和數（shù）控（kòng）係統等。針對用戶（hù）需求（qiú）進行選型，每個環節都保證足夠高的安全係（xì）數，保證長期、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（rén），一個用於上料，一個用於下料（liào）。整個上下料過程主要（yào）由兩步完成，無論采用一個機械手還是（shì）采用（yòng）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（chéng）；2從工作（zuò）台（tái）卡盤取下零件及放置到特定位置過程。下（xià）麵分別加以簡單描述：　　　　1、 抓取毛坯及放到工作台（tái）卡盤上（shàng）過程： 毛坯料通常由鏈條式傳送（sòng）帶運輸到指定的位（wèi）置，由氣動或電動定位（wèi）機（jī）構進行初步定位，保證每次機器人從（cóng）同一位（wèi）置抓取零件。當X軸向右運動到毛坯料前方（fāng）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。這時閉合（hé）手爪抓住毛坯。然後Z向上運（yùn）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正上方（fāng），然後Z軸向下運動把毛坯裝（zhuāng）入（rù）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上方，X軸再運動到（dào）毛坯上（shàng）方或等待卡盤上方。　　　　2、 從工作台卡盤取下零件及放置到特定位（wèi）置過程： 當X軸運（yùn）動到卡盤的正上方後，Z軸向下運動使手爪剛好能抓住工件，然後給氣壓使手爪合並抓住工件，這時機械手的控製（zhì）係（xì）統（tǒng）控製液壓卡盤鬆開，當控製係統得到卡盤鬆開信號後，Z軸向上（shàng）運動到出來機床防護板，然後X軸向（xiàng）左運動（取決（jué）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（zài）張開手爪及提升Z軸，從而完成取料（liào）及放料過（guò）程。　　　　四、 控製（zhì）係統簡介（jiè）　　　　在上下料過（guò）程中要與機床工（gōng）作台（tái）運動及卡盤張緊等精確協調，嚴（yán）格按信號流順序來控製上下料過程。在放（fàng）下加工好的零件和取要加工的新零件時（shí）也必（bì）須（xū）與其配套的設施精（jīng）確同步協調（diào）。這裏的到位和離開等開（kāi）關（guān）信號要高質量高可靠，必須（xū）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）捉速度要快。專（zhuān）業設計人員精通數控係（xì）統和（hé）數控機床，步進電機（jī），伺服電（diàn）機，氣動手爪等相關（guān）產品（pǐn），借鑒百格拉類似的（de）機器人（rén）項（xiàng）目，可在短時間（jiān）內對（duì）各個運動（dòng）節拍進行合理安排和設計，保證上下料機（jī）器人高效、協調、安全（quán）、長（zhǎng）期可靠地工作。　　　　以上僅簡單（dān）介紹為（wéi）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上下料（liào）機器人。　　　　五、 結束語（yǔ）　　　　在德國幾乎所有（yǒu）批量加工都采用機器人自動上下料。但根據（jù）要加工工件的幾何（hé）形狀（zhuàng），加工工藝和工作（zuò）節拍不同，所采取的手（shǒu）爪和機器人的型號也有所區別。如加工工件（jiàn）不同或加工工件時間較長（zhǎng），可選用不同的手爪結構，用單台（tái）機器人（rén）對多台機（jī）床進行上下料，或是多台機器人聯機上下料實現自動化。東莞市國匠智控有限公司是一家（jiā）股份製公司，旗下有 眾創為（wéi）智控（kòng）科技有限公司，景哲機電有限公司，子帆機床服務公司 ，專注於數控設（shè）備的生（shēng）產'，銷售，研發，整機配（pèi）套（tào），和代工服（fú）務為一體的高薪技術企業。