摘  要：以數控（kòng）車床為基礎，應（yīng）用關節機器人（rén），采（cǎi）用PLC主從控（kòng）製方式，通過用戶變量及模塊化程序設計方法，實現（xiàn）機床加工與自動上下料高速契合，滿足用戶自動化加工需求。

      關鍵詞：自動上下料  主從控製  模（mó）塊化

      Design of automatic loader system for CNC lathe based on robot
      Abstract: Based on the CNC lathe, by using the joint robot and master-slave control method of PLC, through the user variables and modular program method to realize the automatic parts loading. Key words: Automatic parts loading; PLC master-slave control method; modular program method

          
      前言

      目前，機械化提速已成為我（wǒ）國經濟結構調整的必然趨勢。一（yī）方（fāng）麵，機械化將會使許多（duō）傳統製造業，從勞動（dòng）密（mì）集型行業轉變（biàn）為資本密集型行業；另（lìng）一方麵，國內的人力（lì）成本越來越高，由於員工不（bú）按照勞動生產規程操作而帶來的工傷索賠比比皆（jiē）是，因此，工業流水線上的工作逐（zhú）漸被機械甚至機器人替代，產業操作工人急劇減少將是大勢所趨（qū）。

      根據市場變化，為滿足客戶需求，在現有機床產品基礎上，利用關（guān）節機（jī）器人進行物料搬運，不僅有效的提高了工作效率，也為用戶節約了（le）大量的（de）用工成本。本款（kuǎn）自動化加工（gōng）單元就是（shì）我公司根據客戶需要為某機械廠量身（shēn）打造的一組高效自（zì）動化產品，具有（yǒu）很優秀（xiù）的市場表現。

      1  、方案說明：

      結合當地具體情況，為該機械廠設計了兩整套（tào）方案，具體如下：
      1．機床成“品”字形擺放，機器人（rén）固定在中（zhōng）心為機床上下料，位置布局如圖1.1所示：
 

         
                                  圖1.1 方案1布置圖

      2．機床在傳（chuán）送帶兩邊，機器人在導軌上（shàng）移動為機床上下料。位置布局如圖1.2所示：
 

        
                                                  圖1.2 方案2布置圖

      綜合以（yǐ）上兩種布局方案，具體說明如下：

      1．以上兩種方（fāng）案均（jun1）采用主機+從機的控製結構，主機采（cǎi）用PLC實現對機床和（hé）機器人的控製，而從機為數控機床PLC僅控製機床動作。

      2．數控（kòng）機床均采用廣州數控（kòng）係統，係統本身（shēn）沒有（yǒu）總線結構，因此兩種方案均采用I/O點實現自動化單元設備（bèi）之間通訊。

      3．第二種方案中的機器人需要在軌道上（shàng）移動，故此對機器人本身（shēn）位置的定位精度要求較（jiào）高，目前實現起來有一（yī）定難度，而且第二種方（fāng）案所需占地麵（miàn）積相對較大，所（suǒ）以在本次課題中采用了第一種方案，第二種留作機（jī）械廠擴建時備用。
綜上所述：采用外置PLC作為主機，各個機床作為（wéi）它的從機。如圖1.3所示。
 

       
                                            圖1.3 PLC通訊示意圖

      外置PLC作為主（zhǔ）機的主要優勢就是可（kě）以擴（kuò）展（zhǎn）它的（de）IO接口，滿足控製需求。本課題中外（wài）置PLC主要是控製機器人的動（dòng）作，以及機器人與機床銜接時的信（xìn）號處理（例如：輸入（rù）信號中的防護門開（kāi）到位等；輸出信（xìn）號中的機器人卡爪到（dào）位等（děng））。各個機床的數控係（xì）統隻要把（bǎ）機（jī）床控（kòng）製好，以及反饋和（hé）接（jiē）收一部分信號即可（例如：輸入信號中的機器人空閑信號等；輸出信號中的請求機器人服務信號等）。

      2  硬件接口

        機床與機（jī）器人之（zhī）間的通訊信號如表2.1和表2.2所示：
        表2.1機器人的聯機信號（hào）（相對於機器人）
       
   

        3  軟件（jiàn）流程

      本自動化加工單元具體動（dòng）作流程（chéng）如圖3.1所示：
      

                                      圖3.1 軟件（jiàn）流程（chéng）圖

       
                                  圖4.1 機器人上料過程程序

       4.2 機器人控製程序

      下麵同樣以機器人上料（liào）程序為（wéi）例，對機（jī）器人在上料過程中動作程序編製的思路及過程進行簡要說明。機器人上料動作過程主（zhǔ）要通過在（zài）空間記錄的三個位置（zhì）點加（jiā）home點完成。上料過程中（zhōng），機床準備就緒後，向機器人發（fā）出上料允許信號“MT1Request”，將機床（chuáng）卡盤鬆（sōng）卡控製交給機器人，機器人（rén）收到上料允許信（xìn）號後按照預先編好的空間（jiān）位置（zhì），順序控製（zhì）機床卡盤鬆卡及自身卡爪張開與閉合，從而完成整套上（shàng）料動作。上料結束後，待機器人返回到機床外部之後將機器人上料完成信號（hào）“ESCMAC1”置“1”，機床開始零件加工運行。在這（zhè）裏由於本類型機器人沒有碼垛（duǒ）功能（néng），因（yīn）此在上料和下料過程中對多個上料和下料位置采用循環控（kòng）製，這裏不多贅述。

DEF MAC1HI( )
    GLOBAL INTERRUPT DECL 3 WHEN $STOPMESS==TRUE DO IR_STOPM ( )
    INTERRUPT ON 3
    BAS (#INITMOV,0 )
HI1RDY=False
ESCMAC1=False
Wait for MT1Request  //等待機床1發出上料信號（hào）
$BWDSTART=FALSE
PDAT_ACT=PPDAT3
FDAT_ACT=FP3
BAS(#PTP_PARAMS,30)
PTP XP3
$BWDSTART=FALSE
PDAT_ACT=PPDAT1
FDAT_ACT=FP1
BAS(#PTP_PARAMS,20)
PTP XP1
$BWDSTART=FALSE
LDAT_ACT=LCPDAT1
FDAT_ACT=FP2
BAS(#CP_PARAMS,0.2)
LIN XP2
HI1RDY=TRUE
Wait for GP1Tighten   //等（děng）待機床（chuáng）1卡盤卡（kǎ）緊
RobGPOpen=false   //機器人卡爪張開信（xìn）號置“0”（機器人卡爪為內卡狀態）
RobGPClose=True   //機器人卡爪閉合信號置“1”（機器人卡爪為內卡狀態）
wait for SGPClose   //等待（dài）機器人卡爪閉合（即內卡鬆開）到（dào）位信號
HI1RDY=False
$BWDSTART=FALSE
LDAT_ACT=LCPDAT2
FDAT_ACT=FP1
BAS(#CP_PARAMS,0.2)
LIN XP1
$BWDSTART=FALSE
PDAT_ACT=PPDAT4
FDAT_ACT=FP3
BAS(#PTP_PARAMS,30)
PTP XP3
ESCMAC1=TRUE    //機器人（rén）上料完成信號（hào）
$BWDSTART=FALSE
PDAT_ACT=PDEFAULT
FDAT_ACT=FHOME
BAS(#PTP_PARAMS,50)
PTP XHOME     //機（jī）器人回到home位置
END           //機器人給機（jī）床1上料動作結（jié）束

       5  結語

      目前，本款（kuǎn）自動（dòng）化加工單元已經為用戶服務，並且得到了客戶的肯定。隨著（zhe）工業自動化的發展，相信更多的自動化生產單元（yuán）必將成（chéng）為（wéi）解決國內用工荒及降低人（rén）力成本的簡單有效方式之一。另外數控機床作為工業（yè）的（de）母機其在我國工業發展中的地位已毋（wú）庸置疑，而與數控機床相（xiàng）結合的自（zì）動化加工單（dān）元直接影響其工（gōng）作效率（lǜ）和人力成（chéng）本（běn）。因此我們（men）有理由相信作為提高數控機床工作（zuò）效率的重要一環，自動化加工單元的開發同樣有著廣闊的市場（chǎng）前景。 

     （文自：沈陽機床股份有限公司）