在給數(shù)控車床上下料時主要有從卡盤正上方上下料的龍門式直角坐標(biāo)機(jī)器人，也有從卡盤前面通過擺臂來上小料的擺臂式直角坐標(biāo)機(jī)器人。從卡盤正上方上下料的龍門式直角坐標(biāo)機(jī)器人根據(jù)其上料架位置和下料架位置分為二維和三維龍門式上下料機(jī)器人。二維龍門式車床上下料機(jī)器人要求上料架位置和下料架位置與車床卡盤同心。而三維龍門式車床上下料機(jī)器人上料架和下料架通常在車床的前后。由于其龍門結(jié)構(gòu)，整個機(jī)器人要安裝在車床防護(hù)罩上方，保證上下運(yùn)動軸（Z軸）與車床卡盤在同一垂直面內(nèi)。這類龍門式上下料機(jī)器人不僅可以適應(yīng)數(shù)控車，還適應(yīng)數(shù)控銑，數(shù)控鏜和加工中心。
這類龍門式車床上下料機(jī)器人的Z軸比較長，升降幅度大，要求放置數(shù)控車的廠房有足夠的高度。另外在取料和上料過程中，Z軸要提升到車床防護(hù)罩的最上方，運(yùn)動距離長，工作節(jié)拍相對要慢些。還有考慮Z軸晃動問題。在德國很多公司都采用這類上下料機(jī)器人，本文所介紹的機(jī)器人就是沈陽萊茵機(jī)電有限公司借鑒德國工廠而設(shè)計(jì)的。對于不同型號車床和不同負(fù)載的上下料機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)形式相同，主要區(qū)別在手爪，直線運(yùn)動單元的型號及驅(qū)動等配置上。本文就介紹一臺二維龍門式上下料機(jī)器人，以此拋磚引玉，促進(jìn)國內(nèi)機(jī)床上下料機(jī)器人的普及應(yīng)用。
一、基本組成：
整個直角坐標(biāo)機(jī)器人僅由一根水平直線運(yùn)動單元（X軸），垂直運(yùn)動軸（Z軸），帶兩個氣動手爪的轉(zhuǎn)動軸和控制系統(tǒng)組成。
對于小負(fù)載的上下料，X軸可以采用百格拉公司的單根PAS42BB直線運(yùn)動單元，或單根PAS44BB直線運(yùn)動單元。對于大負(fù)載零件X軸可以采用百格拉公司兩個PAS44BB直線運(yùn)動單元。X軸的行程一般要2.0米左右，具體長度與機(jī)床類型及要加工的毛料位置及加工后的零件擺放位置有關(guān)。
Z軸可以采用百格拉公司的單根LM-A42BB直線運(yùn)動單元，或單根LM-A44BB直線運(yùn)動單元。對于大負(fù)載上下料Z軸可以采用百格拉公司加強(qiáng)型直線運(yùn)動單元（目前最大1000公斤）。Z軸的行程一般要1.0米左右，具體長度與機(jī)床類型及要加工的毛料位置及加工后的零件擺放位置有關(guān)。
轉(zhuǎn)動軸以其中心點(diǎn)為軸安裝在擺動臂上，可以進(jìn)行180°的轉(zhuǎn)動，也可以是90°。其兩端的氣動手爪一個用于從液壓卡盤里取下已加工完的零件，轉(zhuǎn)動180°后把要加工的零件裝入卡盤內(nèi)。對于不同的零件來確定手爪的樣式及規(guī)格。感興趣的朋友請與沈陽萊茵機(jī)電聯(lián)系。
這里X軸，Z軸和轉(zhuǎn)動手爪都用伺服電機(jī)配德國NEUGART公司的行星減速機(jī)來驅(qū)動，控制系統(tǒng)可以采用PLC，或德國ENGELHARDT的數(shù)控系統(tǒng)等。
二、動作描述：
整個上下料過程主要由四步完成：1抓取毛坯及運(yùn)動到卡盤下前方的過程；2從卡盤取下零件過程；3裝上要加工零件的過程；4取下及放好加工后的零件過程。下面分別加以簡單描述：
1抓取毛坯及運(yùn)動到卡盤上方的過程：
一般原料是棒料或粗加工過的棒料，通常由鏈條式傳送帶運(yùn)輸?shù)街付ǖ奈恢?，由氣動或電動定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行初步定位，保證每次機(jī)器人從同一位置抓取零件。當(dāng)X軸向右運(yùn)動到毛坯料前方時停止運(yùn)動，Z軸下降到特定的高度。然后旋轉(zhuǎn)軸從上向下轉(zhuǎn)動使得氣動手爪剛好能抓住毛坯件。這些閉合手爪抓住毛坯。然后Z軸從下向上運(yùn)動，接著X軸向左運(yùn)動到卡盤上方。
2從卡盤取下零件過程
當(dāng)X軸運(yùn)動到卡盤的上方后，Z軸向下運(yùn)動到一定的高度。然后空手爪轉(zhuǎn)動到工件正前方及等待主軸停止信號。得到主軸停止信號后X軸向左運(yùn)動使手爪剛好能抓住工件，然后給氣壓使手爪合并抓住工件，這時機(jī)械手的控制系統(tǒng)控制液壓卡盤松開，當(dāng)控制系統(tǒng)得到卡盤松開信號后，X軸向右運(yùn)動把工件從卡盤內(nèi)取出。
3裝上要加工零件的過程
取出零件后，轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動180°，然后X軸向左運(yùn)動到毛坯零件裝入卡盤內(nèi)。利用彈簧定位裝置保證毛坯件按要求裝入卡盤，然后輸出裝入毛坯信號使卡盤卡緊。得到卡盤卡緊信號后手爪松開，然后X軸向右移動，完成上料過程。Z軸向上運(yùn)動到安全區(qū)，然后X軸快速運(yùn)動到加工完零件的存放位置。
4放下加工后的零件過程
這時Z軸向下運(yùn)動到特定高角，再轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動軸使加工完的零件到其要擺放的位置。然后氣動手爪松開使加工完的零件落到特定的位置上，由下料機(jī)器人進(jìn)行碼垛處理（落差1毫米）。
三：控制系統(tǒng)簡介：
在上下料過程中要與機(jī)床卡盤，主軸起停精確協(xié)調(diào)，嚴(yán)格按信號流順序來控制上下料過程。在放下加工好的零件和取要加工的新零件時也必須與其配套的設(shè)施精確同步協(xié)調(diào)。這里的到位和離開等開關(guān)信號要高質(zhì)量高可靠，必須以安全為主，確保每個步驟能夠合理銜接，控制系統(tǒng)的信號撲捉速度要快。我公司的專業(yè)設(shè)計(jì)人員精通數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床，步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)，氣動手爪等相關(guān)產(chǎn)品，借鑒百格拉類似的機(jī)器人項(xiàng)目，可在短時間內(nèi)對各個運(yùn)動節(jié)拍進(jìn)行合理安排和設(shè)計(jì)，保證上下料機(jī)器人高效、協(xié)調(diào)、安全、長期可靠地工作。
四：結(jié)束語
根據(jù)所加工工件的不同，來選擇合適的手爪。根據(jù)負(fù)載、轉(zhuǎn)動慣量配比、行程、運(yùn)動速度（最大速度、加速度等）及機(jī)器人類型來選取合式型號的直線運(yùn)動單元（X軸和擺動軸）、所配電機(jī)、減速機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)等。我公司是依據(jù)德國百格拉公司幾十年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的選型軟件，針對用戶需求進(jìn)行選型，每個環(huán)節(jié)都保證足夠高的安全系數(shù)，完全可以長期安全使用。
通過以上對擺臂式上下料機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和工作過程的介紹使大家能夠初步了解這類機(jī)器人的應(yīng)用。沈陽萊茵機(jī)電有限公司設(shè)計(jì)了很多不同的上下料機(jī)器人。其中有些就是德國百格拉的設(shè)計(jì)方案，也有些是參觀德國工廠和展會看到的成熟應(yīng)用例子。給加工不同工件所配的機(jī)器人結(jié)構(gòu)基本相同，主要區(qū)別在于選用不同的手抓結(jié)構(gòu)和帶負(fù)載能力的直線運(yùn)動單元。對于加工工件時間較長時，還采用大行程單臺機(jī)器人給多臺機(jī)床進(jìn)行上下料。對于復(fù)雜零件還有用多臺機(jī)器人聯(lián)機(jī)上下料實(shí)現(xiàn)整個加工全部自動化。由直角坐標(biāo)機(jī)器人組成的上下料機(jī)器人非常適合數(shù)控車床上下料，它不僅比關(guān)節(jié)式機(jī)器人成本低，而且效率更高，操作更簡單，維護(hù)成本更低，必將在國內(nèi)被更廣泛的應(yīng)用。
沈陽萊茵機(jī)電有限公司所代理的直角坐標(biāo)機(jī)器人在歐洲25年來享有盛譽(yù)，所生產(chǎn)的數(shù)千臺上下料機(jī)器人長期穩(wěn)定高效地工作，深受用戶稱贊。沈陽萊茵機(jī)電依據(jù)德國公司經(jīng)驗(yàn)和成型案例針對國內(nèi)各種機(jī)床進(jìn)行研討和專門設(shè)計(jì)。我公司成立16年來，具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和開發(fā)團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)和銷售了很多直角坐標(biāo)機(jī)器人。加上德國百格拉公司的大力鼎助，我們一定會為您提供出最為合理的機(jī)床上下料機(jī)器人。
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