工業機器人在機床上下料應用中的相關問題

謝吉紅,李誠人

（西京學院機械工程學院,西安 710123）

1 引言

隨著數控車床的普及，更多用戶希望自動上下料工業機器人能夠應用到數控機床上，最大程度上提高工人的機床看護數量，降低人員成本。本著大批量加工，無人值守要求，并滿足加工產品可以快速更換品種的特點，以下方案供大家參考。

本方案采用數控車床自動化加工而編制。數控機床和自動化機械手之間采用獨立控制系統，當加工車床機械手出現問題時，可直接將選項按鈕扳到車床檔，利用人工上下料維持生產運行。

加工流程說明：

圖1

2 工業機器人和機床的連接方式

2.1 工業機器人和機床一對一連接

適應于機器人需要進行工件清理，碼放等機外輔助工作。很多機床廠家都將機器人整合在機床內部，使機器人和機床的控制和連接有機結合,提高了整體的操作性和安全性。機床和機器人不僅可以分別控制，也可以通過統一的控制面板進行控制。

2.2 工業機器人和機床一對多的鏈接

這種方式適合產品加工時間較長的工作，由于零件加工長達幾分鐘或幾十分鐘乃至更長，可以讓一臺機器人和多臺機床配合工作。此種情況下有兩種控制模式可以考慮：（1）機器人和機床之間是順序控制，機器人完成一臺機床的上下料后轉向下一臺，依次進行機床的上下料；（2）機器人和機床之間是隨機控制，線內任意機床完成加工后機器人將會迅速移動至該機床處進行上下料工作。

3 加工零件的供給與排出

很多廠家都容易忽略的一個重要環節就是零件的供給和排出，如何保證機器人在規定時間內，實現加工零件的抓取和排出，是整個項目是否能夠滿足需求的關鍵。為保證精確和穩定的抓料，需要將工件在供給位置上進行固定，并且整個固定位置必須是可重復的，并且相對機器人的位置精度不能發生變化。

4 工業機器人和機床配合對工件的裝夾和卸下

在實際的加工中，由于切削、切削液等影響，對于工件的卸下和裝夾并不能像演示時那樣快速、簡潔。需要分析機床夾具對切削、切削液的影響和產生切削堆積的位置，并采用輔助裝置予以清理和清除。一個比較好的方法是：在加工完后，采用一定壓力的切削液對夾具進行定時沖洗，并讓工作臺面快速移動或轉動，然后用壓縮空氣對夾具進行清理，保證切削和切削液不會對自動裝夾造成影響。

5 機床夾具的要點

多數技術人員認為，只要把現有的夾具的夾持點換成氣動或者液壓的可自行執行夾緊的夾具就可以滿足自動化的需要了，這個想法是錯誤的。因為一般的手動夾具是滿足人使用的，對于夾具的很多方面沒有具體的要求，比如切削堆積和纏繞，切削液的存留，夾具定位面的清理，定位空間的雜質清理等，這些在人工操作時，人員可以通過眼睛來識別并及時作出相應的排除，但是作為自動化中的夾具，以上問題都需要夾具自身具有保護清理等功能。因此在使用機器人進行自動上下料時，這也是要重新認證和考慮的一個重要方面。

6 機械手爪（末端執行器）的要點

無疑，手爪（末端執行器）的穩定可靠是整條上下料能否正常運行的保證和前提。一般的設計都會考慮到是否將工件夾持，但是很少有考慮到工件是否夾持正確。這個考慮的欠缺會造成裝夾的不可靠性，帶來不良品或者安全隱患。另一個很容易被忽略的問題是當手爪抓取時，手抓的抓取位置過深（由于很多綜合因素造成的，概率極其微小）。而這個問題由于比較隱秘，更容易引起安全隱患。

7 其他關注點

綜合評價一個自動化線或者單元，不能僅僅看價格，還要看它所提供的穩定可靠的生產率。很多使用方對于自動化都是從能夠帶來多少效率來考量，而我個人認為應該從能夠節約多少人工成本來考慮，因為加工機床的自動上下料本身不會提升機床的加工效率，人工成本節約才是加工機床的自動上下料的使用目的。

作為工業機器人在機床上應用，是需要多方面的考慮和衡量的，并不是一個好的工業機器人就可以帶來一個好的項目和結果。

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