數(shù)控機(jī)床加裝上下料機(jī)器人改造
600 加工中心出于提高工效和降低員 工勞動(dòng)強(qiáng)度的需要，加裝了一臺(tái) 能自動(dòng)完成上、下料工作的機(jī)器 人。當(dāng)機(jī)器人完成上料后，防護(hù) 門(mén)關(guān)閉，工件自動(dòng)裝夾，加工完 成后，工裝放松，防護(hù)門(mén)打開(kāi)， 再由機(jī)器人卸料。1. 硬件要求此次改造中，我們新增了能 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝夾的氣動(dòng)工裝，自動(dòng) 打開(kāi)和關(guān)閉的氣動(dòng)防護(hù)門(mén)等，并 通過(guò)PLC輸入、輸出接口，與機(jī) 器人完成工作狀態(tài)的應(yīng)答。為了 實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的精確及安全，對(duì)硬件 的配置有如下要求：(1) 氣動(dòng)工裝，設(shè)有夾具夾 緊及放松到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)。(2) 氣動(dòng)防護(hù)門(mén)，設(shè)有開(kāi)門(mén) 及關(guān)門(mén)到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)。(3) 控制工裝及防護(hù)門(mén)動(dòng)作 的電磁閥為兩位雙電控電磁閥。2. 工作邏輯框圖機(jī)床和機(jī)器人共同完成抓 料、加工和卸料的控制過(guò)程流程 如圖1所示。3. 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與改進(jìn)(1) 從圖1可以看出機(jī)床 防護(hù)門(mén)的打開(kāi)是在全部加工結(jié)束以后，防護(hù)門(mén)的關(guān)閉也要機(jī)床與機(jī)器人交互應(yīng)答之后才能發(fā)出關(guān) 閉指令，通過(guò)實(shí)際測(cè)試，這兩項(xiàng)時(shí)間總計(jì)有4s左右，假如能巧妙 地利用好切削前的準(zhǔn)備時(shí)間和切 削后的各軸復(fù)位移動(dòng)時(shí)間，就能 ******限度地壓縮這4s左右的非切 削時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)我們的工效目 標(biāo)。通過(guò)攻關(guān)，我們發(fā)現(xiàn)最好 的解決辦法就是在加工過(guò)程快結(jié) 束時(shí)，由機(jī)器人直接控制開(kāi)門(mén)， 又當(dāng)機(jī)器人完成上料工作后，再 由機(jī)器人直接控制關(guān)門(mén)。經(jīng)此改 動(dòng)后，整體加工時(shí)間壓縮了約 3.5s。(1) 考慮到機(jī)器人有時(shí)會(huì)存 在如保養(yǎng)或故障時(shí)無(wú)法工作的情 況，而我們又希望機(jī)床能夠不停 機(jī)、持續(xù)地加工產(chǎn)品，為此我們 在機(jī)床側(cè)加裝了一個(gè)“機(jī)器人模 式”與“人工模式”切換旋鈕， 當(dāng)處在“人工模式”時(shí)，就同時(shí) 將機(jī)器人置為緊停狀態(tài)，這時(shí)防 護(hù)門(mén)的開(kāi)、閉由機(jī)床控制。這樣 一來(lái)，會(huì)出現(xiàn)防護(hù)門(mén)的開(kāi)、閉既 可以由機(jī)床控制，也可由機(jī)器人 控制的情形（實(shí)際上，在正常情 況下，如前面所說(shuō)當(dāng)處于“人工 模式”時(shí)，機(jī)器人被置為緊停狀 態(tài)，機(jī)器人是不會(huì)發(fā)出開(kāi)、閉門(mén) 指令的），僅出于安全上考慮， 控制機(jī)床防護(hù)門(mén)動(dòng)作的電磁閥， 其電氣動(dòng)作應(yīng)設(shè)計(jì)成：當(dāng)電磁閥 得電時(shí)執(zhí)行動(dòng)作，當(dāng)動(dòng)作完成后 就失電，即不能讓電磁閥處于長(zhǎng) 期通電的狀態(tài)。在進(jìn)行電控設(shè)計(jì)時(shí)，有必要 說(shuō)明一點(diǎn)，由于防護(hù)門(mén)的開(kāi)合既 要由機(jī)床來(lái)控制，又要由機(jī)器人 來(lái)控制，且控制命令要以收到門(mén) 開(kāi)、門(mén)關(guān)到位信號(hào)來(lái)結(jié)束，而裝 在門(mén)上的門(mén)開(kāi)、門(mén)關(guān)到位檢測(cè)開(kāi) 關(guān)各只有一個(gè)，如何供機(jī)床和機(jī)器人兩個(gè)控制單元使用，并且還 要保證機(jī)床和機(jī)器人各自24VDC 直流電源供電電路的獨(dú)立性？我 們?cè)O(shè)計(jì)了如圖2 ~圖4所示的控制 電路。機(jī)床上的PLC邏輯如圖5所示。(2) 在使用時(shí)還發(fā)現(xiàn)當(dāng)機(jī) 床在執(zhí)行工裝夾緊工件工作有時(shí) 會(huì)出現(xiàn)誤信號(hào)，而機(jī)床和機(jī)器人全然不知，繼續(xù)執(zhí)行加工，從而 造成對(duì)工裝或刀具的損壞。我們 通過(guò)仔細(xì)觀察，最終找到了原 因一一由于其他狀況的出現(xiàn)，機(jī) 器人實(shí)際上沒(méi)有把待加工的工件 放置在工裝上，機(jī)床執(zhí)行工裝夾 緊命令時(shí)，工裝上的夾緊缸在推 動(dòng)夾爪移動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)發(fā)出一 個(gè)瞬間的工裝夾緊到位信號(hào)，讓 機(jī)床和機(jī)器人誤認(rèn)為工裝夾緊動(dòng) 作已經(jīng)完成。后來(lái)將機(jī)床的PLC控制程序 改成了機(jī)床在執(zhí)行工裝夾緊命令 時(shí)，只有工裝夾緊信號(hào)能持續(xù)地 發(fā)出一段時(shí)間（如1s)，才認(rèn)為 工裝夾緊動(dòng)作正常完成。