謝吉紅,李誠人

（西京學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院,西安 710123）

1 引言

隨著數(shù)控車床的普及，更多用戶希望自動(dòng)上下料工業(yè)機(jī)器人能夠應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床上，最大程度上提高工人的機(jī)床看護(hù)數(shù)量，降低人員成本。本著大批量加工，無人值守要求，并滿足加工產(chǎn)品可以快速更換品種的特點(diǎn)，以下方案供大家參考。

本方案采用數(shù)控車床自動(dòng)化加工而編制。數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)化機(jī)械手之間采用獨(dú)立控制系統(tǒng)，當(dāng)加工車床機(jī)械手出現(xiàn)問題時(shí)，可直接將選項(xiàng)按鈕扳到車床檔，利用人工上下料維持生產(chǎn)運(yùn)行。

加工流程說明：

圖1

2 工業(yè)機(jī)器人和機(jī)床的連接方式

2.1 工業(yè)機(jī)器人和機(jī)床一對(duì)一連接

適應(yīng)于機(jī)器人需要進(jìn)行工件清理，碼放等機(jī)外輔助工作。很多機(jī)床廠家都將機(jī)器人整合在機(jī)床內(nèi)部，使機(jī)器人和機(jī)床的控制和連接有機(jī)結(jié)合,提高了整體的操作性和安全性。機(jī)床和機(jī)器人不僅可以分別控制，也可以通過統(tǒng)一的控制面板進(jìn)行控制。

2.2 工業(yè)機(jī)器人和機(jī)床一對(duì)多的鏈接

這種方式適合產(chǎn)品加工時(shí)間較長的工作，由于零件加工長達(dá)幾分鐘或幾十分鐘乃至更長，可以讓一臺(tái)機(jī)器人和多臺(tái)機(jī)床配合工作。此種情況下有兩種控制模式可以考慮：（1）機(jī)器人和機(jī)床之間是順序控制，機(jī)器人完成一臺(tái)機(jī)床的上下料后轉(zhuǎn)向下一臺(tái)，依次進(jìn)行機(jī)床的上下料；（2）機(jī)器人和機(jī)床之間是隨機(jī)控制，線內(nèi)任意機(jī)床完成加工后機(jī)器人將會(huì)迅速移動(dòng)至該機(jī)床處進(jìn)行上下料工作。

3 加工零件的供給與排出

很多廠家都容易忽略的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是零件的供給和排出，如何保證機(jī)器人在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)加工零件的抓取和排出，是整個(gè)項(xiàng)目是否能夠滿足需求的關(guān)鍵。為保證精確和穩(wěn)定的抓料，需要將工件在供給位置上進(jìn)行固定，并且整個(gè)固定位置必須是可重復(fù)的，并且相對(duì)機(jī)器人的位置精度不能發(fā)生變化。

4 工業(yè)機(jī)器人和機(jī)床配合對(duì)工件的裝夾和卸下

在實(shí)際的加工中，由于切削、切削液等影響，對(duì)于工件的卸下和裝夾并不能像演示時(shí)那樣快速、簡(jiǎn)潔。需要分析機(jī)床夾具對(duì)切削、切削液的影響和產(chǎn)生切削堆積的位置，并采用輔助裝置予以清理和清除。一個(gè)比較好的方法是：在加工完后，采用一定壓力的切削液對(duì)夾具進(jìn)行定時(shí)沖洗，并讓工作臺(tái)面快速移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，然后用壓縮空氣對(duì)夾具進(jìn)行清理，保證切削和切削液不會(huì)對(duì)自動(dòng)裝夾造成影響。

5 機(jī)床夾具的要點(diǎn)

多數(shù)技術(shù)人員認(rèn)為，只要把現(xiàn)有的夾具的夾持點(diǎn)換成氣動(dòng)或者液壓的可自行執(zhí)行夾緊的夾具就可以滿足自動(dòng)化的需要了，這個(gè)想法是錯(cuò)誤的。因?yàn)橐话愕氖謩?dòng)夾具是滿足人使用的，對(duì)于夾具的很多方面沒有具體的要求，比如切削堆積和纏繞，切削液的存留，夾具定位面的清理，定位空間的雜質(zhì)清理等，這些在人工操作時(shí)，人員可以通過眼睛來識(shí)別并及時(shí)作出相應(yīng)的排除，但是作為自動(dòng)化中的夾具，以上問題都需要夾具自身具有保護(hù)清理等功能。因此在使用機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)上下料時(shí)，這也是要重新認(rèn)證和考慮的一個(gè)重要方面。

6 機(jī)械手爪（末端執(zhí)行器）的要點(diǎn)

無疑，手爪（末端執(zhí)行器）的穩(wěn)定可靠是整條上下料能否正常運(yùn)行的保證和前提。一般的設(shè)計(jì)都會(huì)考慮到是否將工件夾持，但是很少有考慮到工件是否夾持正確。這個(gè)考慮的欠缺會(huì)造成裝夾的不可靠性，帶來不良品或者安全隱患。另一個(gè)很容易被忽略的問題是當(dāng)手爪抓取時(shí)，手抓的抓取位置過深（由于很多綜合因素造成的，概率極其微小）。而這個(gè)問題由于比較隱秘，更容易引起安全隱患。

7 其他關(guān)注點(diǎn)

綜合評(píng)價(jià)一個(gè)自動(dòng)化線或者單元，不能僅僅看價(jià)格，還要看它所提供的穩(wěn)定可靠的生產(chǎn)率。很多使用方對(duì)于自動(dòng)化都是從能夠帶來多少效率來考量，而我個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該從能夠節(jié)約多少人工成本來考慮，因?yàn)榧庸C(jī)床的自動(dòng)上下料本身不會(huì)提升機(jī)床的加工效率，人工成本節(jié)約才是加工機(jī)床的自動(dòng)上下料的使用目的。

作為工業(yè)機(jī)器人在機(jī)床上應(yīng)用，是需要多方面的考慮和衡量的，并不是一個(gè)好的工業(yè)機(jī)器人就可以帶來一個(gè)好的項(xiàng)目和結(jié)果。

[1]杜志俊.工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)械工程師,2002(05):8-10.

[2]王金友.中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的問題探討[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用,2003(06):2-4.

[3]夏鯤,徐濤等.工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展與應(yīng)用研究[J].廣西輕工業(yè),2008(08):63-64.

[4]任鋒明.工業(yè)機(jī)器人及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用研究[D].長春:吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文,27-36.