數控機床作為機加工的一種核心設備,在機械零部件切削加工中發揮著重要的作用.長期以來,數控機床僅是作為獨立的裸機投入到生產中.隨著智能制造時代的到來以及工業自動化程度的提高,數控機床已不再是單一獨立的加工設備,而是作為智能制造系統的一個核心環節和節點,和其它輔助設備如工業機器人、PLC 聯網通信共同完成零部件的生產加工,從而實現零部件加工的無人化.
工業機器人作為一種重要自動化設備,是智能制造系統中的另一個重要環節.在機械制造領域,工業機器人可用來完成沖壓、壓鑄、鍛造、機床切削加工、焊接、金屬熱處理、噴涂、裝配等作業中的輔助動作[1],如上下料等按預定軌跡運動的動作,從而可代替人完成重復、繁瑣、危險、勞動強度大、精度要求高的動作.在數控加工領域,利用工業機器人取代人進行上下料可實現在惡劣環境下的高效率大批量生產、長時間作業,并能顯著降低制造成本[2-3].基于工業機器人的以上優點,許多機加工密集的企業已完全或部分實現工業機器人與數控機床協同作業,許多大中專院校也相繼建立了利用工業機器人對數控機床上下料的實訓裝置.本 文針對某工件,對 某
發那科 CNC加工中心進行基于 ABB 工業機器人上下料功能的改造.
1系統總體方案設計
利用 ABB 工業機器人對 發那科 CNC加工中心進行上下料的改造中,ABB 機器人直接和控制第六軸末端平行氣動手抓的電磁閥進行通信,包括發出信號控制其動作及檢測夾具的狀態.上下料機器人通過 PLC 接收數控機床發送的信號[4-5],通信內容包括數控機床將門狀態、準備狀態、卡盤狀態、加工狀態等信息告知機器人,機器人進行上下料.數控機床通過同一臺PLC 接收機器人發送的信號.信號內容包括機器人上料完成回至準備位置發送使數控機床開始加工的信號、機器人取料完成使機床運動至準備狀態位置的信號、機器人放料完成發送使卡盤夾緊的信號、機床加工完成機器人夾緊工件發送使卡盤松開的信號.數控機床內置 PMC 用來控制夾緊氣缸電磁閥、門氣缸開關電磁閥、主軸吹氣電磁閥.表1定義了CNC加工中心與工業機器人的聯絡信號,圖1給出了二者的聯絡流程圖,圖2為改造后的上下料機器人與數控機床實物布置圖.
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結束語
本文運用 ABB 工業機器人對CNC加工中心上下料做了以下技術改造:
(1)在工業機器人第六軸末端增加了一平行氣動手抓;在CNC加工中心上增加了一扇安全門,一臺氣動夾具,主軸末端增加了一吹氣裝置.增加的裝置全部由氣路進行控制.
(2)為便于系統的升級、組網,在工業機器人與數控機床之間增加了一臺西門子 PLC1200,從而實現了工業機器人和CNC加工中心的通信,并可和其它設備如數控機床、PLC及上位機進行通信.
(3)系統啟動后,二者按各自的程序自動運行,通過信號傳輸實現數控機床和工業機器人協同動 作.根據工作過程編寫了工業機器人的運行程序、數控機床 主 程 序、PLC1200 通 信 程 序 及 數 控 機 床PMC 程序,從而實現了工業機器人的上下料.
實踐證明,改造后的CNC加工中心能成功運用機器人進行上下料,從而可取代人完成惡劣工況下的作業.在未來的智能工廠及無人工廠中,該改造技術亦可推廣運用到到其它設備的升級換代.
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