王慧東

摘要：針對微小企業(yè)采用機器人給數(shù)控機床上下料的需求，使用數(shù)控系統(tǒng)作為主控單元，利用FANUC數(shù)控系統(tǒng)及內(nèi)置的PMC將工業(yè)機器人上下料過程定義為宏程序，通過調(diào)用該宏程序?qū)崿F(xiàn)加工過程中機器人自動上下料。該方案省去了自動化生產(chǎn)單元的上位機，降低了成本，編程簡單，簡化了操作過程，降低了對工人的技術要求。

關鍵詞：工業(yè)機器人;FANUC;宏程序

中圖分類號：TG659;TP242? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）02-0053-02

0? 引言

為適應產(chǎn)品的個性化需求，小批量的生產(chǎn)模式已成為主流。產(chǎn)品的頻繁更換，帶來大量的零件編程加工任務。再加上機器人上下料過程控制，使得整個程序的編制工作繁冗復雜，還得反復調(diào)試。這給企業(yè)的員工帶來不小的麻煩。如果能把機器人上下料過程定義為宏程序，在編制加工程序時，當需要機器人上下料時，調(diào)用定義好的宏程序，就可以完成機器人自動上下料。不同的產(chǎn)品，只需要修改機器人抓取的位置數(shù)據(jù)。這樣就可以簡化機器人上下料編程操作過程，降低了對工人的技術要求，對機器人的應用推廣具有重要的意義。

1? 機器人柔性制造單元組成

該柔性制造單元由一臺數(shù)控車削中心、一臺工業(yè)機器人、一套貨架、兩套氣動抓手組成。為了實現(xiàn)防護門自動開關，加裝一套氣動系統(tǒng)，控制防護門開關。

2? 機器人上下料控制程序設計

在機器人上下料過程中，數(shù)控車削中心和機器人分別在各自的控制系統(tǒng)下工作，上下料信號在機器人、PMC、數(shù)控系統(tǒng)三者之間傳遞。要保證加工時機器人能夠即時響應上下料請求，準確無誤的完成上下料工作，必須要解決數(shù)控系統(tǒng)與機器人之間的通信問題。使用數(shù)控系統(tǒng)作為主控單元，可以解決這個問題。數(shù)控系統(tǒng)除了可以執(zhí)行一般的編程指令外，還可以使用“接口輸入/輸出變量”進行編程，用宏程序指令對這些變量進行賦值、運算等處理，在宏程序中“讀取”和“改變”系統(tǒng)的輸入、輸出狀態(tài)，從而可以實現(xiàn)車削中心與機器人的通信。

整個上下料過程的控制是由數(shù)控系統(tǒng)的上下料宏程序、PMC程序以及機器人程序相互配合來完成的。防護門的打開和關閉以及卡盤的松開和夾緊由PMC程序來控制;刀架的移動由上下料宏程序完成;機器人抓取工件、上下料移動是由機器人程序完成的。在最終的零件加工程序中，機器人上下料指令按照數(shù)控編程標準編制，使用M指令啟動上下料宏程序。

2.1 宏程序設計

為了避免機器人手臂與刀架碰撞，刀架需要移動到安全位置。在上下料宏程序中，刀架的移動指令與普通零件程序中的軸移動指令完全相同。對于機床的各種動作，也是由該上下料宏程序向PMC程序發(fā)出自定義的輔助功能來實現(xiàn)。上下料宏程序啟動后，機器人上下料過程由該程序控制。

2.1.1 M代碼定義

2.1.2 接口信號定義（加入變量說明）

機器人完成指定工作后，給予數(shù)控系統(tǒng)相應的反饋信號。本宏程序使用三個輸入接口變量，#1013、#1014、#1015，通過讀取它們的狀態(tài)，可以在程序中直接獲得系統(tǒng)的外部輸入信號，從而可以接收機器人的反饋信號。

2.1.3 系統(tǒng)參數(shù)設定

想要在加工程序中通過M指令調(diào)用宏程序，可通過事先在參數(shù)No.6071～No.6079中設定一個用來調(diào)用宏指令的M代碼，即可調(diào)用宏程序。設定參數(shù)P6079=6，使用M6調(diào)用O9009宏程序。

2.1.4 上下料宏程序設計

O9009

N1 #1=#4003;? ? ? ?保存之前的模態(tài)信息

N2 M09;? ? ? ? ? ? 關閉冷卻液，避免將冷卻液噴濺到機器人上

N3 G90 G00X-5，Z-5;? ?刀架移動到安全位置

N4 M51;? ? ? ? ? ?打開防護門

N5 M53;? ? ? ? ? ?下料使能信號，發(fā)出下料請求，等待機器人下料

N6 IF[#1015 EQ 1]goto 8;機器人手抓夾緊已加工好的工件，則準備松開卡盤

N7 IF[#1015 NE 1]goto 6;機器人手抓未夾緊到位，則繼續(xù)等待。

N8 M71;? ? ? ? ? ?松開液壓卡盤

N9 M54;? ? ? ? ? ?發(fā)出換料控制信號，將已加工好的工件取下，換上待加工工件

N10 IF[#1014 EQ 1]goto 12;機器人手抓夾持工件移動到卡盤夾緊位置，則關閉卡盤

N11 IF[#1014 NE 1]goto 10;機器人手抓夾持工件未移動到位，則繼續(xù)等待。

N12 M70;? ? ? ? ? 關閉液壓卡盤

N13 M55;? ? ? ? ? 發(fā)出機器人退出控制請求信號

N14 IF[#1013EQ 1]goto 16;機器人退出機床，則關閉防護門

N15 IF[#1013 NE 1]goto 1;機器人未退出機床，則繼續(xù)等待。

N16 M52;? ? ? ? ? 關閉防護門

N17 G#1;? ? ? ? ? 恢復模態(tài)

N18 M99;? ? ? ? ? 程序結(jié)束

2.2 PMC程序設計

2.2.1 輸入輸出信號定義

為了處理PMC程序方便，所有外部輸入/輸出信號用虛擬地址代替，具體應用時根據(jù)機床實際輸入輸出地址分配。

2.2.2 M代碼譯碼程序

通過功能指令DECB進行M50～M57指令譯碼，控制內(nèi)部繼電器線圈R7.1～R7，7。

2.2.3 防護門控制

防護門主要有手動和自動控制兩種方式。手動控制采用按鈕控制，采用二分頻控制PMC程序。自動控制采用M51（防護門）、M52（防護門）的M代碼控制。

2.2.4 上下料使能信號

2.2.5 機器人退出使能和機器人反饋信號采集

3? 結(jié)論

本文介紹了一種通過調(diào)用宏程序?qū)崿F(xiàn)零件加工過程中機器人自動上下料的方法，并對上下料宏程序，PMC程序的編制過程進行了詳細說明。實踐表明，該方法具有使用方便、操作簡單的特點，可廣泛應用于機器人上下料系統(tǒng)。解決了機器人上下料的基本問題。對機器人的應用推廣具有重要意義。

參考文獻：

[1]鄭澤鈿，陳銀清，林文強，張火勇，邱勇.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研究[J].組合機床與自動化加工技術，2013（7）：105-109.

[2]劉艷華，何高清，祖晅. 柔性車削中心上下料機構(gòu)設計和控制[J].組合機床與自動化加工技術，2012（7）：96-102.

[3]王世鵬，解艷彩，閆雪峰.柔性制造單元上下料機構(gòu)的改進設計[J].組合機床與自動化加工技術，2011（6）：85-90.