工业机器人在数控机床自动上下料系统中的应用

郑东梅 王庆喜 延安

摘要：基于提升数控加工过程中切削效率与加工精度的目的，有必要对工业机器人在此领域的应用进行研究。对此，文章重点围绕CSK机器人以及980T这两大主体设备展开，引入实际加工案例，展开机器人上下料机构的设计工作，确定了合适的工作单元，对机器人的物料输送轨迹做了进一步的规划。实际结果表明，机器人与数控车床之间能够达到密切配合的状态，在零件加工過程中可以提升自动化水平，对于小型柔性制造单元而言尤为适用。

关键词：CSK机器人;上下料技术;980T数控系统车床;轨迹规划

中图分类号：TG659文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）11-0190-03

在柔性制造系统中，基于机器人技术可以带来优良的加工效果，其中以机械手自动上下料装置最为关键。在机床精度持续提升的背景下，机床加工过程中所使用到的自动上下料技术也将得到进一步深化。有必要加大对机械手上下料系统的研究工作，确定合适的控制时序，编制出科学的控制程度，优化末端手抓机构，以便增强数控机床与机器人的通讯效率，达到加工一体化的效果，以高精度的方式做出上下料等各项动作。

1工业机器人研究背景分析

经济发展过程中必然伴随着科技水平的提升，当前的工业机器人产品已经被逐步提出，且被应用到了工业生产过程中。以传统技术为核心，在此基础上融入新型的技术方案，所得到的工业机器人智能化水平高。就柔性制造系统领域而言，由于工业机器人中引入了上下料装置，因此可以显著提升制造效率。对此，若将其与数控机床加工技术兼容在一起，在保障加工精度的同时有助于推动整个自动化加工事业的发展，达到经济效益与工作效率均衡发展的效果。

2工业机器人之GSK机器人特征分析

我国在长期的努力下已经自主研发出了GSK机器人，它是一种典型的关节臂式机器人，能够为用户创设高效的机器人控制平台，可以满足不同项目的应用需求，达到控制系统与拓展功能协调运行的效果。此外，科研人员还在GSK的基础之上增设了一些高精度的元件，由此实现了对机器人的二次开发。此外，将半闭环式数控机床引入其中，与GSK机器人的良好融合能够进一步实现对上下料运行机制的优化，在提升工艺流程完整度的同时还可以有助于推动工业的整体发展。

3GSK机器人和数控车床的工作单元

3.1GSK机器人功能

关于GSK机器人，它为用户提供了一个具有高度开放性的控制平台，若因实际需求变动还可以在此基础上做进一步的拓展。面对不同的研究项目，可以在其中合理的增设视觉传感器等各类型元件，或者是对末端工具做进一步的优化，保障了扩展功能与机器人系统之间的良好兼容，达到对机器人高效的二次开发效果。

3.2980T数控系统车床

关于本文所探讨的980T数控系统车床，它是一种极为典型的半闭环式数控车床，能够实现对各个回转面的加工，可满足自动或者是手动加工的需求。该设备提供了精简的编程机制，所使用到的编程格式更为简单，操作界面更加友好。因此，在980T数控系统车床的基础上，以合理的方式引入GSK工业机器人这一设想具有可行性，二者的技术组合形式有助于推动自动加工业的发展。

4工业机器人上下料技术及数控车床加工技术组合应用流程分析

4.1车削工艺

工业机器人上下料技术复杂度较高，其中以车削工艺最为关键，具体内容如图1所示。依据实际需求，需进行大批量生产，所使用的材料为中碳钢。加工是一项系统性工作，它涉及到有内外螺纹、外圆锥面等多个部分，在进行数控车床加工过程中，应进行两次装夹操作。若引人工业机器人，基于与数控机床综合的方式则可以达到自动上下料的效果，所带来的加工功率更为良好。

在实际生产项目中，元件的切削量相对较大，为了达到批量高效生产的目的，则需要做好对技术流程与工艺方法的管控工作，以便形成完善的技术运行管理结构，进一步增强参数的完整性。生产过程中，材料以中碳钢为主，在此基础上需确定出一个可行的流程。以切削工艺为例，应对元件的内螺纹进行处理，在此基础上基于外圆柱面等相关的结构参数而展开进一步的加工作业，整个流程都需要与技术需求相吻合，从而得到完善的车床管理框架。此外，将工业机器人与数控车床融合在一起后，能够推动切削工艺的正常化发展，创造出高品质的产品。

4.2机器人拓展功能

4.2.1加工设备布置

设备布局可细分为两种，其一为机器人与数控车床一对一的形式，其二则是机器人与数控车床一对二的形式。由于设备布局的紧凑性较为良好，此处选用到的则是第1种方案，关于具体布局情况如图2所示。

4.2.2机器人末端工具设计

从工件的外形特点出发，展开机器人末端部件的设置工作，充分涉及到启动、传感器以及机械部件等。此类型夹具要求底板与机器人端部达到稳定的连接状态，两个气缸分别实现对手爪的控制，在气缸上增设了一个传感器装置，以便实现对抓手状态的检测，看其是松开还是夹紧。在两只手爪的辅助下，可以完成对毛坯、半成品以及最终成品的抓起操作，整个运行过程中效率高，所需的时间较短，关于运行过程中的气动原理，如图3所示。

4.3机器人通讯功能

在机器人与数控机床这两大主体设备间形成高效的通讯机制，保障整体管控结构的时效性，营造出安全、精确的通讯环境，这样的整体通讯模式还可以与工业发展需求达到相适应的状态。就当前我国现状而言，在机器人与数控车床之间设置沟通渠道时，通常采用的是I/0通讯模式。此时，一方面有助于提升整体系统的信息传递质量，充分利用屏蔽信号电缆而实现机器人与数控机床之间的紧密连接，进一步打造出一套完善的电缆处理机制，为PLC运行创设良好的环境，实现对输入、输出信号的深度优化，加之屏蔽电缆具有较强的击穿属性，因此信息通讯质量得到了全部的保障。另一方面，在进行软件选取时，应确保所使用的软件满足GSK机器人的实际运行需求，通过高效的信息采集与处理机制，可以做好两大主体设备运行过程中的数据采集工作，为控制程度的运行创设稳定的环境，提升两者之间的协作效率，保障加工工作能够以高效化的状态开展下去。

4.4运动轨迹设计

以数控车床加工技术为基础，进一步兼容工业机器人的上下料技术，这样的方式可以丰富机器人通讯功能，除此之外还可以对整个运行框架做进一步的优化，达到综合分析与管控的效果，使得所得到的设计结构满足实际运行需求，无论是整体运行轨迹还是项目发展诉求都能够与工业参数达到相协调的状态。为了达到上述目标，就需要对做好轨迹设计工作，具体有：①对工件的实际特点进行分析，在此基础上确定出合适的管理策略，实现对工业机器人上下料技术与数控车床技术的综合性管控，对运行轨迹中的参数做进一步的优化。在进行动态化运动轨迹的优化时，技术人员应综合考虑到项目实际需求以及管理基准两方面内容，所得到的运行结构应与实际需求相符，形成的运动轨迹应具有规范化特性，这也是增强管控质量的基本途径，有助于管理效果的持续升级。②管理人员在此过程中应发挥出积极的作用，做好对管理问题的综合性分析工作，重点围绕运动轨迹而展开，对逻辑框架图做进一步的优化，使其可以稳定的运行下去。③管理人员还需要做好对信息机技术以及运行参数这两大方面的综合性分析工作，全面提升管控结构的完整性，对处理机制展开参数解构操作，以便增强整体运行效果。④还需要形成一条完善的编程结构，深入贯彻先进的参数设计理念，引入科学运行标准，增强程序的时序性与功能性。

5结语

综上所述，在数控机床技术的基础之上，引入工业，机器人上下料技术具有较高的可行性，在展开有关于工业机器人的研究工作时，应对其整体运行结构进行持续性优化，并做好对运行参数的管控工作，所得到的运行系统应具有高度的完整性，基于科学设计理念形成系统框架结构，合理的引入智能自动化技术。还需要充分考虑到工业发展的实际需求，对上下料系统的轨迹做进一步的参数优化工作，在保障工作质量的同时进一步提升工作效率，为工业项目的发展助力。