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工業機器人和數控機床融合工作原理

數智聯盟2020-04-27 06:13:47

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我們常說團結就是力量,只有相互配合,才能把工作做得更加完美。這不僅僅適用于人類。


工業機器人和數控機床也是一樣的,也是需要相互配合才能做好工作,提高工廠的生產效率。


所以今天要學習的是工業機器人和數控機床是怎么配合工作的?以FANUC機器人為例。


FANUC機器人在電機外殼加工生產線上的應用過程,采用機器人自動上下料技術及利用iRVision視覺系統,合理地規劃機器人運動軌跡,把工業機器人搬運技術及數控機床加工技術有機地組合起來,實現自動裝卸工件、自動碼放加工成品,實現產品的高精度、高效率和低成本加工。


1、FANUC機器人


自動加工生產線配置了兩臺FANUC Robot M-20iA搬運系統機器人,其中一臺機器人作為行走機器人R1,使用FANUC伺服電動機αiF12/3000控制,通過精密減速機、齒輪及齒條進行傳動,重復精度高,可以輕松適應機床在導軌兩側布置的方案。


主要用于毛坯工件的抓取、機床上料、加工工序間工件抓取以及加工成品卸除并運送到傳輸帶上。


另一臺固定機器人R2結合FANUC獨有的智能機器人技術(iRVision視覺功能),用于下料,在料筐里碼放加工成品。


FANUC Robot M-20iA機器人各環節每一個結合處為一個關節點或坐標系,其外形及各關節位置如下圖所示。



2、自動加工線設備布置


電機外殼自動加工生產線由上料輸送帶和下料輸送帶(分別配置iRVision視覺系統)、行走機器人R1(導軌式)、固定機器人R2、兩臺VM850立式加工中心、一臺CLX360數控車床、成品料筐和系統控制柜等組成,各設備布置如下圖所示。



3、 數控加工工藝


工件為電機外殼, 如下圖所示, 為大批量生產, 材料是ADC12鋁合金。加工內容包含端面銑削鉆孔、攻螺紋和內孔車削等內容。



零件加工工序內容分配如下:


(1)VM850立式加工中心1進行M4螺紋底孔鉆孔、M4螺紋攻螺紋及銑削外圓凸臺工序加工,如下圖所示。



(2)VM850加工中心2進行鉆6個φ 5.5mm的通孔、孔口倒角工序加工,如下圖所示。



(3)CLX360數控車床進行內孔及臺階孔、孔口倒角工序加工,如下圖所示。



此外, 還需要設計專用夾具, 加工中心夾具采用內夾方式,數控車床采用外夾方式。


4、機器人自動上下料動作設計


根據工件的外形特點設計機器人氣動手爪部件,包含氣動、傳感器及機械部件等。工件加工工藝流程如下:


①毛坯工件擺放在上料傳送帶上。


②行走機器人R1復合手爪抓取毛坯工件,行走到加工中心位置,將工件安裝到加工中心的專用夾具上,如下圖所示。



③待加工中心1加工完成后,行走機器人R1復合手爪取下工件,行走到加工中心2位置,將工件安裝到加工中心2的專用夾具上,如下圖所示。



④待加工中心2加工完成后,行走機器人R1取下工件到數控車床位置,將工件安裝到專用夾具上,如圖9所示。待工件加工完成后取下工件,機器人行走到工件翻轉臺位置,進行工件翻轉、交換,如下圖所示。



⑤工件在翻轉臺進行交換后,機器人R1把加工成品放置在下料傳送帶上,如圖11所示,由機器人R2進行工件下料、自動碼放在成品料筐中,如下圖所示。



至此, 結束一個完整的加工流程。各加工工序有相應的節拍,經過調整CNC加工程序以及機器人動作程序后,可實現數控機床加工與機器人上下料的完美組合。


5、 專用夾具設計


依據三臺數控機床各自的加工工序任務,設計三套組合氣動夾具,介紹如下。


(1)立式加工中心1專用夾具:立式加工中心1進行鉆孔、攻,如下圖所示。


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(2) 立式加工中心2 專用夾具:立式加工中心2進行鉆6個φ 5.5mm的通孔、孔口倒角工序加工,設計以氣動三爪自定心卡盤夾緊工件,以兩個彈性V形塊定向的夾具,如下圖所示。


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1.啟動卡盤 2.支承塊 3.彈性V形塊 4.特制卡爪


(3)數控車床專用夾具:數控車床進行內孔及臺階孔、孔口倒角工序加工,設計以一面兩銷定位工件、以氣動旋轉夾緊器夾緊方式的夾具。


6 、機器人、P LC與數控機床的接口


為保證機器人與數控機床的安全配合,要建立機器人、PLC以及數控機床之間安全可靠的通信連接。


在硬件方面,通過屏蔽電纜將三者之間相應的輸入與輸出點進行連接。軟件方面,通過機器人專用軟件、PLC接口,采集機床和機器人當前狀態,編寫相應的符合上下料邏輯的控制程序,最終達到數控機床與機器人的有效通信。


重點需要處置緊急停止信號、數控機床準備完成信號、機器人手爪氣動信號、數控機床夾具松夾信號以及安全門信號等,數控機床狀態監控畫面如下圖所示。




隨著工業機器人的應用越來越廣泛,應用技術也越來越高,因此工業機器人自動上下料機構作為數控機床輔助部件,越來越受到機床制造商和用戶的重視。


通過機器人和數控機床的緊密配合,保證系統加工過程的緊密性,降低了工人的勞動強度,大大提高了工作效率,具有較好的應用價值。



本文來源:互聯網

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