摘  要（yào）：以數控車床為基礎，應用關節（jiē）機器人，采用PLC主從控製（zhì）方式，通過用戶變（biàn）量及模（mó）塊化（huà）程序設計方法，實現機床加工與自動上下料高（gāo）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（qián）言（yán）

      目前，機械化提速已成為我（wǒ）國經（jīng）濟結構調整的必然趨勢。一方麵，機械化（huà）將會使許多傳統製造業，從勞動密集型行業轉變為資本密集型行業；另一方麵，國內的人力（lì）成本越來越高，由於員工不（bú）按照（zhào）勞動生產規程操作而帶（dài）來（lái）的工傷索賠（péi）比比皆是，因此，工業流水線上的工作逐漸被機械甚至機（jī）器人替代，產業操作工人急劇減少將是大勢所趨。

      根（gēn）據市場變化，為滿足客戶需求，在現有機床產品基礎上，利用（yòng）關節機器人進行物料搬運，不僅有效的提高了工作效率，也為用戶（hù）節約了大量的用工成本。本（běn）款自動（dòng）化加工單元就是我公司根據客戶需（xū）要（yào）為某機械廠量身打造的一組高效自動化產品，具有很優秀的市場表現。

      1  、方案說明：

      結（jié）合當地具體情況，為該機械（xiè）廠設計了兩整套方案，具體如下：
      1．機床成“品”字形擺放，機器人固定在中心（xīn）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．機床在傳送帶兩邊，機器人（rén）在導（dǎo）軌上移動為機床上下（xià）料。位置布局如圖1.2所示：
 

        
                                                  圖1.2 方案2布置圖

      綜合以上兩種（zhǒng）布局方案，具體說明如下：

      1．以上兩種方案均采用（yòng）主機+從機的控製結構，主機采用PLC實現對（duì）機床和機器人的控製，而從機為數控機床PLC僅控製機床動作。

      2．數控機床均采用（yòng）廣州數（shù）控係統，係統本身沒有總線結構，因此兩種方案均采用I/O點實現自動化單元設備之間通訊。

      3．第（dì）二（èr）種方案中的機器人需要在軌道上移動，故此對機器人（rén）本（běn）身位置的定位（wèi）精度要求較高，目前實現（xiàn）起來有一定難度，而且第二種方案所需占地麵積相（xiàng）對（duì）較（jiào）大，所以在本（běn）次課題中采用了第一種方案，第二種留作機械廠擴（kuò）建時備用。
綜上所述：采用外置PLC作為（wéi）主機，各個機床（chuáng）作為它的從機。如圖（tú）1.3所示。
 

       
                                            圖1.3 PLC通訊（xùn）示意圖

      外置PLC作為主機的主要（yào）優勢就是可以擴展它的（de）IO接口，滿足控製需求。本課題中外置（zhì）PLC主要是控製機器人的動（dòng）作，以及機器人與機（jī）床銜接時的信號處理（例如：輸（shū）入信號中的防護門開到位等；輸出信（xìn）號中（zhōng）的機器人卡爪到位等（děng））。各個機床（chuáng）的數（shù）控係統隻要把機床控製好，以及反（fǎn）饋和接收（shōu）一部分信（xìn）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（yìng）件（jiàn）接口

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

        3  軟件流程

      本自動（dòng）化加工單元具體（tǐ）動作流程如圖3.1所示：
      

                                      圖3.1 軟件流程圖

       
                                  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（jī）器人上料程序為例，對機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要（yào）通過在空間記錄的三（sān）個（gè）位置點（diǎn）加home點完成。上料過程（chéng）中，機床準（zhǔn）備就（jiù）緒後，向機器人發出上料允許信號“MT1Request”，將機床卡盤鬆（sōng）卡控製交給機器人，機器人收到上（shàng）料允許信號後按照預先編好的空間位置，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（zhěng）套上料動作。上料結（jié）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“ESCMAC1”置“1”，機床開始零件加工運（yùn）行。在這裏由於本類型機器人沒有（yǒu）碼垛功（gōng）能（néng），因此在（zài）上（shàng）料和下料（liào）過程中對多個上料和（hé）下料位置采用循環控製，這裏不（bú）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（fā）出上（shàng）料信號
$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   //等待機床（chuáng）1卡盤卡緊
RobGPOpen=false   //機器人卡爪張開信號置“0”（機器人卡爪為內卡狀態（tài））
RobGPClose=True   //機器（qì）人卡爪閉合信號置“1”（機器（qì）人卡爪（zhǎo）為內卡狀態）
wait for SGPClose   //等待機器人卡（kǎ）爪閉合（即內卡鬆開）到位信號
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    //機器人上料完成信號
$BWDSTART=FALSE
PDAT_ACT=PDEFAULT
FDAT_ACT=FHOME
BAS(#PTP_PARAMS,50)
PTP XHOME     //機器人（rén）回到home位置
END           //機器人給機床1上料動作結束

       5  結（jié）語

      目前，本款自動化（huà）加工單元已經為用戶服務，並（bìng）且得到（dào）了客戶的肯定。隨著工業自動（dòng）化的發展，相信更多的自動（dòng）化生產單元必將成為解決國內用（yòng）工荒及降（jiàng）低人力成本的簡單有效方式之一。另外數控機床作為工業的母機其在我國工業發展中的地位已毋庸置疑（yí），而與數（shù）控機（jī）床相結合的自動化加工單元直接影響其工作效率（lǜ）和人（rén）力（lì）成本。因此我們有理由相（xiàng）信（xìn）作為提高數控機床工作效率的重要一環，自動化加工（gōng）單元的開發同樣有著廣闊的市場前景（jǐng）。 

     （文自：沈陽機床股份有限公司）