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工业机器人上下料技术及数控车床加工技术组合应用研究

2014/4/21    来源:万方数据    作者:郑泽钿  陈银清  林文强  张火勇  邱勇      
关键字:工业机器人  数控  车床  GSK  机器人  
为提高数控加工的切削效率和加工精度,对工业机器人上下料技术及数控机床加工技术组合应用进行研究。分析了GSK 机器人及980T 数控系统车床的特点。针对加工实例,设计机器人自动上下料机构,机器人与数控车床通讯单元,规划机器人上、下料运行轨迹。该研究结果能使机器人与数控车床配合,实现零件加工过程中上下料的自动化和无人化。是一种小型柔性制造单元在数控加工中的具体应用。

0 引言

  21 世纪以来,机器人已经成为现代工业中不可缺少的重要工具。机器人是最具代表性的现代多种高新技术的综合体,它可从某种角度折射出一个国家的科技水平和综合国力。自从上世纪60 年代第一台工业机器人问世以来,机器人的种类已经从最初的操作手逐渐衍生出各类机器人,并且深入到人类生活的方方面面。

  其中在柔性制造系统方面,机械手自动上下料装置是机器人技术应用的一个重要方面,随着机床的高速高精度发展趋势,机床加工中自动上下料技术将具有更广阔的发展前景。研究机械手上下料系统的控制时序,设计合理的控制程序,巧妙设计机器人末端执行器( 手抓) 结构,很好地实现数控机床与机器人的通讯功能,有效地组合工业机器人上下料技术及数控车床加工技术于一体,最终实现快速的高精度上下料功能等有着广泛的实用意义。

  本文采用工业机器人自动上下料技术,研究数控车床上加工综合零件的过程。分析加工件的工艺特点,编制合理的CNC 加工程序,规划合理的机器人运动轨迹,设计机器人末端执行器,把工业机器人上下料技术及数控车床加工技术有机地组合起来,实现模块化自动上下料柔性制造单元,达到集成化、高精度、高效率的效果。

1 GSK 机器人和数控车床的工作单元

  1.1 GSK 机器人功能

  GSK 机器人是一种基于工业标准开发、设计的关节臂式机器人,其外形及各关节位置示意如图1所示,图2 是GSK 机器人的等价几何模型。机器人在直角坐标系下运动的X、Y、Z 方向,如图3 所示。

 

  GSK 机器人为用户提供了一个全开放、可扩展的机器人控制系统开发平台。针对不同的应用研究和开发项目,用户可以方便地向控制系统中添加视觉传感器、力传感器以及红外等各种扩展传感器,或者添加各种末端工具来扩展机器人的功能,并将这些扩展功能与机器人控制系统进行无逢集成,从而实现机器人二次开发功能。现研究通过添加末端工具实现在数控车床上自动上下料。

  1.2 980T 数控系统车床

  980T 数控系统车床是一种半闭环式的数控车床,可完成各种回转面工件的加工,采用由广州数控设备有限公司生产的980T 数控系统,可适应手工或自动编程自动加工方式,是一种编程格式简单、界面友好,操作方便的数控机床。其外形如图4 所示。现研究GSK 工业机器人上下料技术及980T 数控系统车床加工技术的组合应用。

 980T 数控系统车床外形图
图4 980T 数控系统车床外形图

责任编辑:陈浩
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