工业机器人在机床上下料应用中的相关问题

谢吉红,李诚人

（西京学院机械工程学院,西安 710123）

1 引言

随着数控车床的普及，更多用户希望自动上下料工业机器人能够应用到数控机床上，最大程度上提高工人的机床看护数量，降低人员成本。本着大批量加工，无人值守要求，并满足加工产品可以快速更换品种的特点，以下方案供大家参考。

本方案采用数控车床自动化加工而编制。数控机床和自动化机械手之间采用独立控制系统，当加工车床机械手出现问题时，可直接将选项按钮扳到车床档，利用人工上下料维持生产运行。

加工流程说明：

图1

2 工业机器人和机床的连接方式

2.1 工业机器人和机床一对一连接

适应于机器人需要进行工件清理，码放等机外辅助工作。很多机床厂家都将机器人整合在机床内部，使机器人和机床的控制和连接有机结合,提高了整体的操作性和安全性。机床和机器人不仅可以分别控制，也可以通过统一的控制面板进行控制。

2.2 工业机器人和机床一对多的链接

这种方式适合产品加工时间较长的工作，由于零件加工长达几分钟或几十分钟乃至更长，可以让一台机器人和多台机床配合工作。此种情况下有两种控制模式可以考虑：（1）机器人和机床之间是顺序控制，机器人完成一台机床的上下料后转向下一台，依次进行机床的上下料；（2）机器人和机床之间是随机控制，线内任意机床完成加工后机器人将会迅速移动至该机床处进行上下料工作。

3 加工零件的供给与排出

很多厂家都容易忽略的一个重要环节就是零件的供给和排出，如何保证机器人在规定时间内，实现加工零件的抓取和排出，是整个项目是否能够满足需求的关键。为保证精确和稳定的抓料，需要将工件在供给位置上进行固定，并且整个固定位置必须是可重复的，并且相对机器人的位置精度不能发生变化。

4 工业机器人和机床配合对工件的装夹和卸下

在实际的加工中，由于切削、切削液等影响，对于工件的卸下和装夹并不能像演示时那样快速、简洁。需要分析机床夹具对切削、切削液的影响和产生切削堆积的位置，并采用辅助装置予以清理和清除。一个比较好的方法是：在加工完后，采用一定压力的切削液对夹具进行定时冲洗，并让工作台面快速移动或转动，然后用压缩空气对夹具进行清理，保证切削和切削液不会对自动装夹造成影响。

5 机床夹具的要点

多数技术人员认为，只要把现有的夹具的夹持点换成气动或者液压的可自行执行夹紧的夹具就可以满足自动化的需要了，这个想法是错误的。因为一般的手动夹具是满足人使用的，对于夹具的很多方面没有具体的要求，比如切削堆积和缠绕，切削液的存留，夹具定位面的清理，定位空间的杂质清理等，这些在人工操作时，人员可以通过眼睛来识别并及时作出相应的排除，但是作为自动化中的夹具，以上问题都需要夹具自身具有保护清理等功能。因此在使用机器人进行自动上下料时，这也是要重新认证和考虑的一个重要方面。

6 机械手爪（末端执行器）的要点

无疑，手爪（末端执行器）的稳定可靠是整条上下料能否正常运行的保证和前提。一般的设计都会考虑到是否将工件夹持，但是很少有考虑到工件是否夹持正确。这个考虑的欠缺会造成装夹的不可靠性，带来不良品或者安全隐患。另一个很容易被忽略的问题是当手爪抓取时，手抓的抓取位置过深（由于很多综合因素造成的，概率极其微小）。而这个问题由于比较隐秘，更容易引起安全隐患。

7 其他关注点

综合评价一个自动化线或者单元，不能仅仅看价格，还要看它所提供的稳定可靠的生产率。很多使用方对于自动化都是从能够带来多少效率来考量，而我个人认为应该从能够节约多少人工成本来考虑，因为加工机床的自动上下料本身不会提升机床的加工效率，人工成本节约才是加工机床的自动上下料的使用目的。

作为工业机器人在机床上应用，是需要多方面的考虑和衡量的，并不是一个好的工业机器人就可以带来一个好的项目和结果。

[1]杜志俊.工业机器人的应用及发展趋势[J].机械工程师,2002(05):8-10.

[2]王金友.中国机器人产业化发展的问题探讨[J].机器人技术与应用,2003(06):2-4.

[3]夏鲲,徐涛等.工业机器人的发展与应用研究[J].广西轻工业,2008(08):63-64.

[4]任锋明.工业机器人及其在生产中的应用研究[D].长春:吉林大学硕士学位论文,27-36.