数控机床加装上下料机器人改造
600 加工中心出于提高工效和降低员 工劳动强度的需要，加装了一台 能自动完成上、下料工作的机器 人。当机器人完成上料后，防护 门关闭，工件自动装夹，加工完 成后，工装放松，防护门打开， 再由机器人卸料。1. 硬件要求此次改造中，我们新增了能 实现自动装夹的气动工装，自动 打开和关闭的气动防护门等，并 通过PLC输入、输出接口，与机 器人完成工作状态的应答。为了 实现动作的精确及安全，对硬件 的配置有如下要求：(1) 气动工装，设有夹具夹 紧及放松到位检测开关。(2) 气动防护门，设有开门 及关门到位检测开关。(3) 控制工装及防护门动作 的电磁阀为两位双电控电磁阀。2. 工作逻辑框图机床和机器人共同完成抓 料、加工和卸料的控制过程流程 如图1所示。3. 发现问题与改进(1) 从图1可以看出机床 防护门的打开是在全部加工结束以后，防护门的关闭也要机床与机器人交互应答之后才能发出关 闭指令，通过实际测试，这两项时间总计有4s左右，假如能巧妙 地利用好切削前的准备时间和切 削后的各轴复位移动时间，就能 ******限度地压缩这4s左右的非切 削时间，从而实现我们的工效目 标。通过攻关，我们发现最好 的解决办法就是在加工过程快结 束时，由机器人直接控制开门， 又当机器人完成上料工作后，再 由机器人直接控制关门。经此改 动后，整体加工时间压缩了约 3.5s。(1) 考虑到机器人有时会存 在如保养或故障时无法工作的情 况，而我们又希望机床能够不停 机、持续地加工产品，为此我们 在机床侧加装了一个“机器人模 式”与“人工模式”切换旋钮， 当处在“人工模式”时，就同时 将机器人置为紧停状态，这时防 护门的开、闭由机床控制。这样 一来，会出现防护门的开、闭既 可以由机床控制，也可由机器人 控制的情形（实际上，在正常情 况下，如前面所说当处于“人工 模式”时，机器人被置为紧停状 态，机器人是不会发出开、闭门 指令的），仅出于安全上考虑， 控制机床防护门动作的电磁阀， 其电气动作应设计成：当电磁阀 得电时执行动作，当动作完成后 就失电，即不能让电磁阀处于长 期通电的状态。在进行电控设计时，有必要 说明一点，由于防护门的开合既 要由机床来控制，又要由机器人 来控制，且控制命令要以收到门 开、门关到位信号来结束，而装 在门上的门开、门关到位检测开 关各只有一个，如何供机床和机器人两个控制单元使用，并且还 要保证机床和机器人各自24VDC 直流电源供电电路的独立性？我 们设计了如图2 ~图4所示的控制 电路。机床上的PLC逻辑如图5所示。(2) 在使用时还发现当机 床在执行工装夹紧工件工作有时 会出现误信号，而机床和机器人全然不知，继续执行加工，从而 造成对工装或刀具的损坏。我们 通过仔细观察，最终找到了原 因一一由于其他状况的出现，机 器人实际上没有把待加工的工件 放置在工装上，机床执行工装夹 紧命令时，工装上的夹紧缸在推 动夹爪移动的过程中，会发出一 个瞬间的工装夹紧到位信号，让 机床和机器人误认为工装夹紧动 作已经完成。后来将机床的PLC控制程序 改成了机床在执行工装夹紧命令 时，只有工装夹紧信号能持续地 发出一段时间（如1s)，才认为 工装夹紧动作正常完成。
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