我公司為用戶設計的一臺機器人為一臺車床上下料和一臺機器人為多臺車床上下料的直角坐標機器人系統。在一臺機器人為多臺機床上下料時，幾臺車床在車大量相同費時的零件， 這時采用一臺直角坐標機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，一臺高速機器人有足夠的時間給幾臺車床上下料。下面是我們設計的一臺機器人給兩臺數控車床上下料的例子，本文就簡單介紹該機器人的結構及給兩臺數控車床上下料的工作流程。這里要加工的零件為步進電機的輸出軸，屬于小型長軸類零件。 一、機器人組成： 采用大行程的三軸機器人，其中水平運動軸為X軸，上下運動軸為Z軸，Z軸上帶有一個旋動軸，旋轉軸上帶兩個氣動手爪。圖1是簡化了的機器人結構示意圖。其中X軸采用百格拉公司的一根PAS44BB直線運動單元，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，它以其中心點為軸安裝在Z軸下端上，可以進行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，另一個轉動180°后把要加工的零件裝入卡盤內。 機器人，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送及定位，也可以用機器人來搬運。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，要對所加工件進行初步定位，初步定位通常由單獨的定位機器人來實現，定位機器人運動過程比較簡單，既是將所加工元件通過機械手爪抓取工件，運動到指定位置，進行層疊放置，或者是每次抓取一個元件等待上料機械手抓取。 如果所加工工件經過層疊放置，在上料機械手取件之前要根據加工件的不同進行不同處理，如：加工件為層疊放置的鐵板則需要通過分層器進行分層，然后再由上料機械手進行抓取。如若為圓形的棒料，則要根據棒料擺放位置通過上料機械手的運動進行抓取。 以下我們以加工件為棒料為舉例進行一下上下料機器人的聯動過程。 1：取料過程 初步定位結束后，上料機械手通過X軸運動到棒料上方。X軸運動到位置后停止運動，然后Z軸下降達到指定位置，使手爪的兩個手指位于棒料兩側，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，到達指定高度時Z軸停止運動，X軸向左水平運動到達車床正上方，同時旋轉軸轉動180°，到此取料過程結束。 2：取下加工件過程： 當機器人控制系統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軸向右運動取出工件。這時旋轉軸旋轉180度，使抓毛坯的手爪處于下面的位置。 3：上料過程 這時X軸向左運動，使手抓中棒料恰好伸進車床液壓卡盤中，然后X軸停止運動。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軸向右運動到成品排放區后停止運動，去完成放下加工完工件的動作。 4：下料過程： 機械手抓將件取下后到達成品擺放位置，X軸停止運動，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軸向上運動，然后X軸運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，唯一的區別是由于機床的位置，毛坯料和成品擺放位置不同，而使X軸的運動方向不同，所以這里不再介紹了。 6：毛坯和成品的運輸 毛坯的運輸和加工過零件的擺放有多種方法，要根據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，再升高以便機器人手爪抓取。這一過程中通過卡緊來調整毛坯的位置，利于抓起和上料。百格拉公司也設計了用機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。也可以由碼垛機器人把它們堆放起來。按后續加工的需要也可以用一個機器人把它運送到零一個工序去加工。 三：控制系統簡介： 在上下料過程中要與機床卡盤，主軸起停精確協調，嚴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施精確同步協調。這里的到位和離開等開關信號要高質量高可靠，必須以安全為主，確保每個步驟能夠合理銜接，控制系統的信號撲捉速度要快。我公司的專業設計人員精通數控系統和數控機床，步進電機，伺服電機，氣動手爪等相關產品，借鑒百格拉類似的機器人項目，可在短時間內對各個運動節拍進行合理設計和安排，保證上下料機器人能夠高效、協調、安全、長期可靠地工作。 四：選型說明； 根據所加工工件的不同，來根據負載、轉動慣量配比、行程、運動速度（最大速度、加速度等）都需要選取合式型號的X軸導軌、配備電機、減速機、數控系統等。我公司采用的德國百格拉直角坐標機器人是依據德國百格拉公司幾十年經驗總結的選型軟件，針對用戶需求進行獨立選型，每個環節都保證足夠高的安全系數，完全可以長期安全使用。 圖片說明： &n
