机器人机床上下料应用案例
随着装备制造技术的发展，特别在机床加工行业，技术飞速进步，人力成本和自动化程度的提高。
为了最大限度的解放劳动力，提高生产效率和产品质量，使用搬运机器人代替人工，实现高效、高品质、柔性的完成机器人对机床的上下料。
自动化要求设计
1、采用一台机器人、多个工位、配置机器人辅助夹具外加上下料装置以满足客户自动化的生产要求。
2、工作站相对独立，并通过生产线匹配的电、气、水路接口联系多个工作站进行生产。
3、工作站系统简洁实用，便于操作，易于维护, 具有安全防护功能。
4、设计为标准爪式夹具,刚性定位强 ,装卸件方便。
5、机器人外围关键设备采用航插连接，安装、运输、维护都方便。
6、搬运前后合格件、废件在工作站内部不做检验，保证搬运品质的稳定性、加快生产效率，提高产量。
7、具体的工艺和工件规格参考本文以下内容。
概要
本系统的概要：作业者把工件放置到料仓料道上，到位后，机器人从滚道上抓取工件放到第一台
车床上加工，完后取下再放到第二台车床上加工，然后再放回料仓料道指定工位上。
工件规格
名称外径 (mm)内径 (mm)厚度 (mm)质量 (kg)图号
工件 1齿轮1653534 2.15CW6163C-02-049工件 2结合子齿轮1237572.5 1.47CW6163C-02-018系统图
（本图是大致示意图。
和详细图纸有不一样的地方。
）
连续运行模式
序号作业工序作业内容备注
1作业准备① 工件准备、到位人工作业
系统启动②工件类型、数量设定、颜色区分
③ 按启动按钮
2机器人启动①工件取出
工件从上料台取出②等待机床信号、交换工作
3机床 1 上下料机床 1 有工件，下料、吹气清理、上料机床 1 无工件，吹起清理，上料
4工件清洗工件到指定位置吹气清洗。
①把机床 1 加工后的工件放到翻转台上。
5工件翻转放置②等待机床 2 信号，根据工艺不同，为机床
变换夹取位置。
6机床 2 上下料机床 2 有工件，下料、吹气清理、上料机床无工件，吹起清理，上料
7加工完成品放到下①机床 2 加工完成品规则放置到下料台料台② 机器人回到上料起始点；等待作业。
8作业提示当料仓一次加工完毕，提示人工上料以下，从 #1-#8 循环动作
上下料滚道16 工位，自
动换位、升降（详见
1.6.4）
作业期间，不检查产品
是否合格
2上料时，
下料到料道预定位置
注意：出现异常时由操作员确认排除故障后继续运行。
如不能继续运行，则由操作员手动操作设备至可以
启动状态。
其他运行模式
单独运行模式：各设备需单独运行时使用。
各工序工件上下料可单独运行。
节拍和品质条件
节拍目标： 120sec
根据从机床输入输出的I/O 时间，卡盘开闭时间、卡盘清洗时间、机器人接近速度不同，临时放置台放置时间的不同，节拍可能会有变化。
品质条件：工件加工条件（使用工具、刀具旋转速度、进给量速度）的设定由甲方调整，工件的品质（加
工精度、粗糙度）将被视为保证范围之外。
NACHI机器人及其控制系统
1MC20-01 机器人：
MC20-01机器人采用的新型交流伺服电机具有结构紧凑、高输出、响应快、高可靠性等特点，从
而使机器人本体紧凑灵活，具有较大的运动空间、更好的稳定性和较高的重复定位精度。
图1 MC20-01 机器人工作空间
MC20-01 动作参数：
项目规格
J1±180o
J2+60o～-145 o
J3+242 o～-163 o
J4±180o
最大动作范围
J5±139o
J6±360o
J1170 o /s
J2170 o /s
J3360 o /s
J4360 o /s
最大速度
J5360o /s
J6600o /s
J449 N ·M
J549 N ·M
手腕扭矩
J623.5 N M·
J4 1.6kg ·m 2
J5 1.6kg ·m 2
手腕惯性力矩
J60.8kg ·m 2
位置重复精度±0.06mm
本体重量220kg
耐环境性端部相当于IP65（手臂端部采用一般油漆）
安装方式地面 /吊装
详细技术参数请参见技术图示
机器人控制系统：
控制系统支持多种标准工业控制总线，包括： Interbus、Profibus 、Devicenet、Canbus 、Controlnet、EtherNet 、Remote I/O等（此项目通讯方式是I/O方式）；标准的ISA、PCI 插槽，方便扩展；可直接插
入各种标准Modem接入高速Internet，实现远程监控和诊断等。
机器人示教编程器：
机器人系统配有大屏幕彩色触摸屏显示的编程器，操作与编程简单明了，具有在线参数修改和故障
自诊断显示功能。
方便操作者，可以进行示教、监控状态、参数修改和人机交互等，可以进行多窗口显示。
可以进行内部编程，不同其他机器人的语句表编程，使编程更加直观，更加易于掌握。
外接 PLC
标准的工业PC 计算机， Intel 处理器；完全开放机器人控制系统平台，集成商可以根据自己需要配
置系统；功能强大的软件包及功能模块；柔性、开放的外部轴配置方案，可以实现与外部轴的实时联动；
支持多种标准工业控制总线，包括：Interbus 、 Profibus 、 EtherNet 、 Remote I/O等；可直接插入各种标
准Modem 接入高速 Internet ，实现远程监控和诊断等；开放的系统结构，便于客户根据自己需要进行二次开
发，形成自己的产品。
此控制器是系统的主控单元，处理系统的各种信号（机器人与机床的信号交互、
外围辅助设备、料仓料道运动等），可以外加多种信号处理模块。
多工位自动循环料仓料道
该系列料仓专门用作在线存储圆盘类零件，配合关节机器人进行自动上下料，实现无人化加工，装配，检
测等，料仓分为十六工位。
料仓料道工作流程如下图：
注：下料工位在工位 1 （无工件状态）
料仓料道参数：
序号项目说明
1控制方式PLC(16 工位 )
2调速方式无极变频调速
3传动方式蜗轮蜗杆减速机 +链轮 +链条
4提升高度400
5工件圆盘（圆柱）类工件；直径范围（50-200）；高度范围（ 20-80）6定位精度±1
7上下料信号继电器隔离开关信号
8尺寸3400*850*1830( 长 *宽 * 高 )
多工位自动循环料仓料
机器人抓手及其夹具
工件夹具采用两工位内撑式,，一个工位取工件，一个工位放工件。
总结与展望
本文主要从机器人集成应用出发，针对机器人作业系统的作业特点，提出机床上下料应用的解决方案，提出了系统结构及实现方法，设计并实现了客户的要求。
现实中的客户可能会对系统集成供应者提出一些硬性的系统接口、协议要求，这可能直接导致了本文所述方法局限性，也就是说对于不同客户，还是需要根据具体要求对系统进行重新设计，而次方案只能局限于特定客户，这对于供应者来说增加了工作量。
面对这个现实问题，如何提供统一有效的解决方案也是一个很有意义的研究课题。
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