工業(yè)機器人在數(shù)控機床自動上下料系統(tǒng)中的應用

鄭東梅 王慶喜 延安

摘要：基于提升數(shù)控加工過程中切削效率與加工精度的目的，有必要對工業(yè)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(guī)劃。實際結果表明，機器人與數(shù)控車床之間能夠達到密切配合的狀態(tài)，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(shù)控系統(tǒng)車床;軌跡規(guī)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(tǒng)中，基于機器人技術可以帶來優(yōu)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(xù)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(tǒng)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(yōu)化末端手抓機構，以便增強數(shù)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(yè)機器人研究背景分析

經(jīng)濟發(fā)展過程中必然伴隨著科技水平的提升，當前的工業(yè)機器人產(chǎn)品已經(jīng)被逐步提出，且被應用到了工業(yè)生產(chǎn)過程中。以傳統(tǒng)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(yè)機器人智能化水平高。就柔性制造系統(tǒng)領域而言，由于工業(yè)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(shù)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(yè)的發(fā)展，達到經(jīng)濟效益與工作效率均衡發(fā)展的效果。

2工業(yè)機器人之GSK機器人特征分析

我國在長期的努力下已經(jīng)自主研發(fā)出了GSK機器人，它是一種典型的關節(jié)臂式機器人，能夠為用戶創(chuàng)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(tǒng)與拓展功能協(xié)調(diào)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(xiàn)了對機器人的二次開發(fā)。此外，將半閉環(huán)式數(shù)控機床引入其中，與GSK機器人的良好融合能夠進一步實現(xiàn)對上下料運行機制的優(yōu)化，在提升工藝流程完整度的同時還可以有助于推動工業(yè)的整體發(fā)展。

3GSK機器人和數(shù)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?qū)嶋H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(yōu)化，保障了擴展功能與機器人系統(tǒng)之間的良好兼容，達到對機器人高效的二次開發(fā)效果。

3.2980T數(shù)控系統(tǒng)車床

關于本文所探討的980T數(shù)控系統(tǒng)車床，它是一種極為典型的半閉環(huán)式數(shù)控車床，能夠?qū)崿F(xiàn)對各個回轉(zhuǎn)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(shù)控系統(tǒng)車床的基礎上，以合理的方式引入GSK工業(yè)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(yè)的發(fā)展。

4工業(yè)機器人上下料技術及數(shù)控車床加工技術組合應用流程分析

4.1車削工藝

工業(yè)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(nèi)容如圖1所示。依據(jù)實際需求，需進行大批量生產(chǎn)，所使用的材料為中碳鋼。加工是一項系統(tǒng)性工作，它涉及到有內(nèi)外螺紋、外圓錐面等多個部分，在進行數(shù)控車床加工過程中，應進行兩次裝夾操作。若引人工業(yè)機器人，基于與數(shù)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(chǎn)項目中，元件的切削量相對較大，為了達到批量高效生產(chǎn)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(shù)的完整性。生產(chǎn)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(nèi)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(shù)而展開進一步的加工作業(yè)，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(yè)機器人與數(shù)控車床融合在一起后，能夠推動切削工藝的正常化發(fā)展，創(chuàng)造出高品質(zhì)的產(chǎn)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(shù)控車床一對一的形式，其二則是機器人與數(shù)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(fā)，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(wěn)定的連接狀態(tài)，兩個氣缸分別實現(xiàn)對手爪的控制，在氣缸上增設了一個傳感器裝置，以便實現(xiàn)對抓手狀態(tài)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(shù)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(huán)境，這樣的整體通訊模式還可以與工業(yè)發(fā)展需求達到相適應的狀態(tài)。就當前我國現(xiàn)狀而言，在機器人與數(shù)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(tǒng)的信息傳遞質(zhì)量，充分利用屏蔽信號電纜而實現(xiàn)機器人與數(shù)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(chuàng)設良好的環(huán)境，實現(xiàn)對輸入、輸出信號的深度優(yōu)化，加之屏蔽電纜具有較強的擊穿屬性，因此信息通訊質(zhì)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(shù)據(jù)采集工作，為控制程度的運行創(chuàng)設穩(wěn)定的環(huán)境，提升兩者之間的協(xié)作效率，保障加工工作能夠以高效化的狀態(tài)開展下去。

4.4運動軌跡設計

以數(shù)控車床加工技術為基礎，進一步兼容工業(yè)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(yōu)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(fā)展訴求都能夠與工業(yè)參數(shù)達到相協(xié)調(diào)的狀態(tài)。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(xiàn)對工業(yè)機器人上下料技術與數(shù)控車床技術的綜合性管控，對運行軌跡中的參數(shù)做進一步的優(yōu)化。在進行動態(tài)化運動軌跡的優(yōu)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(nèi)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(guī)范化特性，這也是增強管控質(zhì)量的基本途徑，有助于管理效果的持續(xù)升級。②管理人員在此過程中應發(fā)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(yōu)化，使其可以穩(wěn)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)控機床技術的基礎之上，引入工業(yè)，機器人上下料技術具有較高的可行性，在展開有關于工業(yè)機器人的研究工作時，應對其整體運行結構進行持續(xù)性優(yōu)化，并做好對運行參數(shù)的管控工作，所得到的運行系統(tǒng)應具有高度的完整性，基于科學設計理念形成系統(tǒng)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(yè)發(fā)展的實際需求，對上下料系統(tǒng)的軌跡做進一步的參數(shù)優(yōu)化工作，在保障工作質(zhì)量的同時進一步提升工作效率，為工業(yè)項目的發(fā)展助力。