工業機器人在數控機床自動上下料系統中的應用

鄭東梅 王慶喜 延安

摘要：基于提升數控加工過程中切削效率與加工精度的目的，有必要對工業機器人在此領域的應用進行研究。對此，文章重點圍繞CSK機器人以及980T這兩大主體設備展開，引入實際加工案例，展開機器人上下料機構的設計工作，確定了合適的工作單元，對機器人的物料輸送軌跡做了進一步的規劃。實際結果表明，機器人與數控車床之間能夠達到密切配合的狀態，在零件加工過程中可以提升自動化水平，對于小型柔性制造單元而言尤為適用。

關鍵詞：CSK機器人;上下料技術;980T數控系統車床;軌跡規劃

中圖分類號：TG659文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）11-0190-03

在柔性制造系統中，基于機器人技術可以帶來優良的加工效果，其中以機械手自動上下料裝置最為關鍵。在機床精度持續提升的背景下，機床加工過程中所使用到的自動上下料技術也將得到進一步深化。有必要加大對機械手上下料系統的研究工作，確定合適的控制時序，編制出科學的控制程度，優化末端手抓機構，以便增強數控機床與機器人的通訊效率，達到加工一體化的效果，以高精度的方式做出上下料等各項動作。

1工業機器人研究背景分析

經濟發展過程中必然伴隨著科技水平的提升，當前的工業機器人產品已經被逐步提出，且被應用到了工業生產過程中。以傳統技術為核心，在此基礎上融入新型的技術方案，所得到的工業機器人智能化水平高。就柔性制造系統領域而言，由于工業機器人中引入了上下料裝置，因此可以顯著提升制造效率。對此，若將其與數控機床加工技術兼容在一起，在保障加工精度的同時有助于推動整個自動化加工事業的發展，達到經濟效益與工作效率均衡發展的效果。

2工業機器人之GSK機器人特征分析

我國在長期的努力下已經自主研發出了GSK機器人，它是一種典型的關節臂式機器人，能夠為用戶創設高效的機器人控制平臺，可以滿足不同項目的應用需求，達到控制系統與拓展功能協調運行的效果。此外，科研人員還在GSK的基礎之上增設了一些高精度的元件，由此實現了對機器人的二次開發。此外，將半閉環式數控機床引入其中，與GSK機器人的良好融合能夠進一步實現對上下料運行機制的優化，在提升工藝流程完整度的同時還可以有助于推動工業的整體發展。

3GSK機器人和數控車床的工作單元

3.1GSK機器人功能

關于GSK機器人，它為用戶提供了一個具有高度開放性的控制平臺，若因實際需求變動還可以在此基礎上做進一步的拓展。面對不同的研究項目，可以在其中合理的增設視覺傳感器等各類型元件，或者是對末端工具做進一步的優化，保障了擴展功能與機器人系統之間的良好兼容，達到對機器人高效的二次開發效果。

3.2980T數控系統車床

關于本文所探討的980T數控系統車床，它是一種極為典型的半閉環式數控車床，能夠實現對各個回轉面的加工，可滿足自動或者是手動加工的需求。該設備提供了精簡的編程機制，所使用到的編程格式更為簡單，操作界面更加友好。因此，在980T數控系統車床的基礎上，以合理的方式引入GSK工業機器人這一設想具有可行性，二者的技術組合形式有助于推動自動加工業的發展。

4工業機器人上下料技術及數控車床加工技術組合應用流程分析

4.1車削工藝

工業機器人上下料技術復雜度較高，其中以車削工藝最為關鍵，具體內容如圖1所示。依據實際需求，需進行大批量生產，所使用的材料為中碳鋼。加工是一項系統性工作，它涉及到有內外螺紋、外圓錐面等多個部分，在進行數控車床加工過程中，應進行兩次裝夾操作。若引人工業機器人，基于與數控機床綜合的方式則可以達到自動上下料的效果，所帶來的加工功率更為良好。

在實際生產項目中，元件的切削量相對較大，為了達到批量高效生產的目的，則需要做好對技術流程與工藝方法的管控工作，以便形成完善的技術運行管理結構，進一步增強參數的完整性。生產過程中，材料以中碳鋼為主，在此基礎上需確定出一個可行的流程。以切削工藝為例，應對元件的內螺紋進行處理，在此基礎上基于外圓柱面等相關的結構參數而展開進一步的加工作業，整個流程都需要與技術需求相吻合，從而得到完善的車床管理框架。此外，將工業機器人與數控車床融合在一起后，能夠推動切削工藝的正常化發展，創造出高品質的產品。

4.2機器人拓展功能

4.2.1加工設備布置

設備布局可細分為兩種，其一為機器人與數控車床一對一的形式，其二則是機器人與數控車床一對二的形式。由于設備布局的緊湊性較為良好，此處選用到的則是第1種方案，關于具體布局情況如圖2所示。

4.2.2機器人末端工具設計

從工件的外形特點出發，展開機器人末端部件的設置工作，充分涉及到啟動、傳感器以及機械部件等。此類型夾具要求底板與機器人端部達到穩定的連接狀態，兩個氣缸分別實現對手爪的控制，在氣缸上增設了一個傳感器裝置，以便實現對抓手狀態的檢測，看其是松開還是夾緊。在兩只手爪的輔助下，可以完成對毛坯、半成品以及最終成品的抓起操作，整個運行過程中效率高，所需的時間較短，關于運行過程中的氣動原理，如圖3所示。

4.3機器人通訊功能

在機器人與數控機床這兩大主體設備間形成高效的通訊機制，保障整體管控結構的時效性，營造出安全、精確的通訊環境，這樣的整體通訊模式還可以與工業發展需求達到相適應的狀態。就當前我國現狀而言，在機器人與數控車床之間設置溝通渠道時，通常采用的是I/0通訊模式。此時，一方面有助于提升整體系統的信息傳遞質量，充分利用屏蔽信號電纜而實現機器人與數控機床之間的緊密連接，進一步打造出一套完善的電纜處理機制，為PLC運行創設良好的環境，實現對輸入、輸出信號的深度優化，加之屏蔽電纜具有較強的擊穿屬性，因此信息通訊質量得到了全部的保障。另一方面，在進行軟件選取時，應確保所使用的軟件滿足GSK機器人的實際運行需求，通過高效的信息采集與處理機制，可以做好兩大主體設備運行過程中的數據采集工作，為控制程度的運行創設穩定的環境，提升兩者之間的協作效率，保障加工工作能夠以高效化的狀態開展下去。

4.4運動軌跡設計

以數控車床加工技術為基礎，進一步兼容工業機器人的上下料技術，這樣的方式可以豐富機器人通訊功能，除此之外還可以對整個運行框架做進一步的優化，達到綜合分析與管控的效果，使得所得到的設計結構滿足實際運行需求，無論是整體運行軌跡還是項目發展訴求都能夠與工業參數達到相協調的狀態。為了達到上述目標，就需要對做好軌跡設計工作，具體有：①對工件的實際特點進行分析，在此基礎上確定出合適的管理策略，實現對工業機器人上下料技術與數控車床技術的綜合性管控，對運行軌跡中的參數做進一步的優化。在進行動態化運動軌跡的優化時，技術人員應綜合考慮到項目實際需求以及管理基準兩方面內容，所得到的運行結構應與實際需求相符，形成的運動軌跡應具有規范化特性，這也是增強管控質量的基本途徑，有助于管理效果的持續升級。②管理人員在此過程中應發揮出積極的作用，做好對管理問題的綜合性分析工作，重點圍繞運動軌跡而展開，對邏輯框架圖做進一步的優化，使其可以穩定的運行下去。③管理人員還需要做好對信息機技術以及運行參數這兩大方面的綜合性分析工作，全面提升管控結構的完整性，對處理機制展開參數解構操作，以便增強整體運行效果。④還需要形成一條完善的編程結構，深入貫徹先進的參數設計理念，引入科學運行標準，增強程序的時序性與功能性。

5結語

綜上所述，在數控機床技術的基礎之上，引入工業，機器人上下料技術具有較高的可行性，在展開有關于工業機器人的研究工作時，應對其整體運行結構進行持續性優化，并做好對運行參數的管控工作，所得到的運行系統應具有高度的完整性，基于科學設計理念形成系統框架結構，合理的引入智能自動化技術。還需要充分考慮到工業發展的實際需求，對上下料系統的軌跡做進一步的參數優化工作，在保障工作質量的同時進一步提升工作效率，為工業項目的發展助力。