我公司為用戶設(shè)計(jì)的一臺機(jī)器人為一臺車床上下料和一臺機(jī)器人為多臺車床上下料的直角坐標(biāo)機(jī)器人系統(tǒng)。在一臺機(jī)器人為多臺機(jī)床上下料時，幾臺車床在車大量相同費(fèi)時的零件， 這時采用一臺直角坐標(biāo)機(jī)器人來給它們自動上料和下料可以大量提高工作效率和減少操作人員。這時每個件的加工時間較長，一臺高速機(jī)器人有足夠的時間給幾臺車床上下料。下面是我們設(shè)計(jì)的一臺機(jī)器人給兩臺數(shù)控車床上下料的例子，本文就簡單介紹該機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及給兩臺數(shù)控車床上下料的工作流程。這里要加工的零件為步進(jìn)電機(jī)的輸出軸，屬于小型長軸類零件。 一、機(jī)器人組成： 采用大行程的三軸機(jī)器人，其中水平運(yùn)動軸為X軸，上下運(yùn)動軸為Z軸，Z軸上帶有一個旋動軸，旋轉(zhuǎn)軸上帶兩個氣動手爪。圖1是簡化了的機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。其中X軸采用百格拉公司的一根PAS44BB直線運(yùn)動單元，其行程為3.5米左右。Z軸是一根有效行程大約800mm長的上下運(yùn)動軸，其型號是PAS44BC。在Z軸的下端帶有一個旋動軸，它以其中心點(diǎn)為軸安裝在Z軸下端上，可以進(jìn)行180°的旋動。其中旋動軸上兩端的兩個氣動手爪中的一個用于從液壓卡盤里取下已加工完的零件，另一個轉(zhuǎn)動180°后把要加工的零件裝入卡盤內(nèi)。 機(jī)器人，兩臺車床，毛坯料和成品件的空間布局如圖1所示。毛坯和成品可以用傳送帶運(yùn)送及定位，也可以用機(jī)器人來搬運(yùn)。也可以把毛坯料和成品件放在兩臺車床中間，減少行程，提高效率。 二、動作描述： 兩臺機(jī)床的上下料過程幾乎完全一樣，其中一臺車床的整個上下料過程主要由四步完成：1取料過程；2取下加工件過程；3上料過程，4下料過程。 上下料的過程中，首先，要對所加工件進(jìn)行初步定位，初步定位通常由單獨(dú)的定位機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)，定位機(jī)器人運(yùn)動過程比較簡單，既是將所加工元件通過機(jī)械手爪抓取工件，運(yùn)動到指定位置，進(jìn)行層疊放置，或者是每次抓取一個元件等待上料機(jī)械手抓取。 如果所加工工件經(jīng)過層疊放置，在上料機(jī)械手取件之前要根據(jù)加工件的不同進(jìn)行不同處理，如：加工件為層疊放置的鐵板則需要通過分層器進(jìn)行分層，然后再由上料機(jī)械手進(jìn)行抓取。如若為圓形的棒料，則要根據(jù)棒料擺放位置通過上料機(jī)械手的運(yùn)動進(jìn)行抓取。 以下我們以加工件為棒料為舉例進(jìn)行一下上下料機(jī)器人的聯(lián)動過程。 1：取料過程 初步定位結(jié)束后，上料機(jī)械手通過X軸運(yùn)動到棒料上方。X軸運(yùn)動到位置后停止運(yùn)動，然后Z軸下降達(dá)到指定位置，使手爪的兩個手指位于棒料兩側(cè)，然后給出抓緊信號，使氣動手爪閉合，兩個手指將棒料牢牢抓緊。接著Z軸提起，到達(dá)指定高度時Z軸停止運(yùn)動，X軸向左水平運(yùn)動到達(dá)車床正上方，同時旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動180°，到此取料過程結(jié)束。 2：取下加工件過程： 當(dāng)機(jī)器人控制系統(tǒng)得到車床主軸停止信號時，表示已車好一個件及可以取下。這時Z軸向下運(yùn)動使空著的手爪剛好能抓住工件，接著手爪將加工件夾緊。夾緊后給液壓卡盤信號，使液壓卡盤松開，X軸向右運(yùn)動取出工件。這時旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)180度，使抓毛坯的手爪處于下面的位置。 3：上料過程 這時X軸向左運(yùn)動，使手抓中棒料恰好伸進(jìn)車床液壓卡盤中，然后X軸停止運(yùn)動。接著給出卡盤卡緊信號使液壓卡盤將棒料卡住。這時手爪松開，X軸像右運(yùn)動一定的距離后停，Z軸再提起到安全高度，完成上料動作。接著X軸向右運(yùn)動到成品排放區(qū)后停止運(yùn)動，去完成放下加工完工件的動作。 4：下料過程： 機(jī)械手抓將件取下后到達(dá)成品擺放位置，X軸停止運(yùn)動，Z軸下降指定位置，手爪松開將成品件放下，完成下料動作。完成動作后Z軸向上運(yùn)動，然后X軸運(yùn)動到毛坯料的上方去抓取下一個毛坯。 這里簡化了下料過程，使每次下料的位置和高度都一樣。如果要層疊排放，則要用三軸機(jī)器人。 5：給第二臺車床上下料過程 給第二臺車床上下料的過程與第一臺的動作幾乎完全相同，唯一的區(qū)別是由于機(jī)床的位置，毛坯料和成品擺放位置不同，而使X軸的運(yùn)動方向不同，所以這里不再介紹了。 6：毛坯和成品的運(yùn)輸 毛坯的運(yùn)輸和加工過零件的擺放有多種方法，要根據(jù)整個零件的具體加工工藝流程等來定。下面是簡單的介紹。 毛坯件通常是由傳送帶運(yùn)送到指定的位置。傳送帶上有特定形狀的定位部分，它類同模具，可以把毛坯運(yùn)送到指定的位置，然后定位裝置從兩端把毛坯卡緊，再升高以便機(jī)器人手爪抓取。這一過程中通過卡緊來調(diào)整毛坯的位置，利于抓起和上料。百格拉公司也設(shè)計(jì)了用機(jī)器人把料從大型容器類通過視覺定位，再抓取，放到特定位置，上料機(jī)器人再抓走它。 車好后的成品通常簡單地放到傳送帶上被自動帶走。也可以由碼垛機(jī)器人把它們堆放起來。按后續(xù)加工的需要也可以用一個機(jī)器人把它運(yùn)送到零一個工序去加工。 三：控制系統(tǒng)簡介： 在上下料過程中要與機(jī)床卡盤，主軸起停精確協(xié)調(diào)，嚴(yán)格按信號流順序來控制上下料過程。在放下加工好的零件和取要加工的新零件也必須與其配套的設(shè)施精確同步協(xié)調(diào)。這里的到位和離開等開關(guān)信號要高質(zhì)量高可靠，必須以安全為主，確保每個步驟能夠合理銜接，控制系統(tǒng)的信號撲捉速度要快。我公司的專業(yè)設(shè)計(jì)人員精通數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床，步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)，氣動手爪等相關(guān)產(chǎn)品，借鑒百格拉類似的機(jī)器人項(xiàng)目，可在短時間內(nèi)對各個運(yùn)動節(jié)拍進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和安排，保證上下料機(jī)器人能夠高效、協(xié)調(diào)、安全、長期可靠地工作。 四：選型說明； 根據(jù)所加工工件的不同，來根據(jù)負(fù)載、轉(zhuǎn)動慣量配比、行程、運(yùn)動速度（最大速度、加速度等）都需要選取合式型號的X軸導(dǎo)軌、配備電機(jī)、減速機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)等。我公司采用的德國百格拉直角坐標(biāo)機(jī)器人是依據(jù)德國百格拉公司幾十年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的選型軟件，針對用戶需求進(jìn)行獨(dú)立選型，每個環(huán)節(jié)都保證足夠高的安全系數(shù)，完全可以長期安全使用。 圖片說明： &n
