ABB工业机器人的数控铣床上下料自动控制系统新闻中心ABB机器人搬运服务集成商

近年来，随着信息化、工业化不断融合，智能制造行业的不断发展，以机器人科技为代表的智能产业蓬勃兴起，成为现代科技创新的一个重要标志。随着智能制造时代的到来以及工业自动化程度的提高,数控机床已不再是单一独立的加工设备,而是作为智能制造系统的一个核心环节和节点,和其它辅助设备如工业机器人、PLC 联网通信共同完成零部件的生产加工,从而实现零部件加工的无人。工业机器人的应用，对生产的自动化水平、生产效率都起到了提高作用，而且使工人的操作环境得到改善，人力成本也有了降低，重要的是改善了产品的质量，提高产品的附加值。如柔性制造系统FMS自动加工单元中的自动装配的实现，数控机床的自动上下料等都需要工业机器人配合动作，自动化程度高的加工设备与工业机器人联调必然会成为一个主流趋势。
工艺流程与系统方案设计本系统研究主要使用ABB 1410型号的工业机器人，其具有工作范围大、到达距离长、结构紧凑的特点，能高效与铣床进行上下料动作，机器人采用现场编程与离线编程进行示教，离线编程使用RobotStudio 仿真软件进行，主要对ABB工业机器人的上下料的路径进行优化，其仿真环境如图1所示。

图1 ABB 工业机器人仿真器人

铣床为西门子828D数控铣床，工业机自动上下料与西门子数控铣床加工前后信号动作紧密结合，本设计有两个不同位置的取料、放料区，分别进行加工零件的出库、入库工序，上下料自动化布局在系统中的每个工位分别由不同模块组成，主要是通过视觉、传感器识别工件的加工状态，由毛坯出库至加工完成到 ***后的成品入库，根据其加工零件的特点，选用自主设计的夹具，该夹具直接与工业机器人第六轴的执行末端连接，通过工业机器人挂在DeviceNet网络上的标准I/O板DSQC652上的信号与外部电磁阀线圈进行控制。同时工业机器人的自动上下料动作与西门子数控铣床进行多个I/O信号进行交互，加工前工业机器人需处于安全状态，在与铣床准备好状态、零件处于加工状态、加工完成状态等都进行信号交互，从而完成整个自动化上下料的过程控制。上下料自动控制的具体工艺流程如下：1步，倍数链运送托盘至取料工位，传感器检测到工件毛坯托盘到位；第二步，工业机器人接收到工件到位信号，末端执行器通过夹爪夹取零件毛坯，按工业机器人优化的运动轨迹，发送铣床门开信号，如何将毛坯放置于铣床卡盘上，放置好后卡盘执行夹紧动作；第三步，工业机器人机械臂退出西门子数控铣床，数控铣床自动门关闭，执行机械零件加工；第四步，机械零件加工完毕，执行自动门开并发送信号至工业机器人，工业机器人进行取料动作，机械臂到达在安全点后，卡盘打开；第五步，工业机器人夹取已经加工好的零件，按照预设的轨迹，放置于放料托盘，开始入库，并发出加工完成信号至铣床 PMC，准备进行下一零件的加工。图2为自动上下料加工的工艺流程图。

图2 自动上下料加工的工艺流程

上下料自动化改造系统设计

数控铣床自动门、自动卡盘改造设计本设计主要用ABB 1410型号的机器人如图2所示，它具有工作范围大、到达距离长、结构紧凑的特点，对于与铣床进行自动上下料动作，能高效完成配合动作，机器人采用现场编程与仿真模拟运动路径的方法进行研究，铣床主要以西门子828D数控铣床进行上下料系统研究，在其原有基础上，将原来的铣床虎钳换成气动卡盘，通过电磁阀驱动气动的推缸来直接控制其夹紧与松开，其信号直接由铣床PMC控制，同时改进防护门的设计，新增一个气动的推缸来实现数控铣床自动门的设计，自动门两端都安装有限位开关，其信号直接传到数控系统的 PMC，新增 M65、M66辅助功能指令对数控铣床实现门开门关控制，通过铣床的I/O与工业机器人的DSQC652标准板I/O信号对接，从而读取铣床的状态。其中铣床自动门的部分PMC程序如图3所示。

图3 自动门部分程序

自动化上下料的电路设计 ABB工业机器人与铣床、外部设备通讯交互信号的为ABB 的DSQC652板，主要提供16个数字输入信号和16个数字输出信号的处理，其中用于外部连接的信号分配的信号如下：

表1 DSQC652标准板X1信号定义
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表2 DSQC652标准板X3信号定义

在示教器DSQC652板使用X1数字输出接口与X3数字输入接口引脚，do1作为启动供料倍数链信号，do5为加工完成倍数链入库信号，do0外接气动电磁阀的线圈来控制机器人夹具状态， do2、do3、do4输出信号为与数控铣床交互信号，输入信号为外部控制状态的反馈信号，用于工业机器人与数控铣床自动的送料、取料、放料过程的信号反馈，从而实现自动上下料系统控制。 3.3 工业机器人优化程序设计工业机器人不仅需要对加工零件关键点位进行示教，定义合理的工具、工件坐标，同时对其加工零件加工情况实行实时存储记录，建立系统参数变量，方便对加工零件进行数据统计，也可新增西门子 S1200 PLC 和触摸屏，与工业机器人进行通讯连接，实时显示加工零件情况，根据DSQC652标准板分配的I/O地址，编写工业机器人的RAPID程序。工业机器人自动上下料部分程序： PROC main() Set do1;!启动供料 WaitDI di2, 1; !等待供料到位信号 incr Count; !计数 MoveAbsJ Hone1\NoEOffs, v200, fine, toolGJ\WObj:=wobjGJ; ! 取毛坯安全点 Get Material, "D_ position";!取毛坯子程序 MoveAbsJ Hone1\NoEOffs, v200, fine, toolGJ\WObj:=wobjGJ; MoveAbsJ Hone2\NoEOffs, v200, fine, toolGJ\WObj:=wobjGJ; ! 数控机床加工前安全点 Set do2;!自动门开信号 WaitDI di3, 1;!门开到位信号 Put Material, " CNC_chuck";!机器人放置毛坯到卡盘子程序 MoveAbsJ Hone2\NoEOffs, v200, fine, toolGJ\WObj:=wobjGJ;! 退出至安全点 Set do3;!卡盘夹紧毛坯 WaitDI di5, 1; !夹紧到位 Reset do2; !自动门关 WaitDI di4, 1; !门关到位 Set do4; !开始加工 WaitDI di7, 1; !机器人等待加工完成信号 Reset do4; Reset do3;WaitDI di6, 1; !卡盘松开到位 Set do2; !自动门开 WaitDI di3, 1; MoveAbsJ Hone2\NoEOffs, v200, fine, toolGJ\WObj:=wobjGJ; Get Material, " CNC_chuck";!机器人去加工完成物料子程序调用 MoveAbsJ Hone2\NoEOffs, v200, fine, toolGJ\WObj:=wobjGJ; Reset do2; !自动门关 WaitDI di4, 1; MoveAbsJ Hone3\NoEOffs, v200, fine, toolGJ\WObj:=wobjGJ; ! 物料入库安全点 Put Material, " W_position";!子程序调用，加工完成入库放置点 MoveAbsJ Hone3\NoEOffs, v200, fine, toolGJ\WObj:=wobjGJ; Set do8;!启动入库信号 incr reg2; WaitTime 1: Reset do8; ENDPROC ENDMODULE
以上程序经过多次验证，***终调试都成功实现了从出库到加工，再到入库的流程，运行的机器人轨迹路线合理，无奇异点出现，机器人的程序通俗易懂，便于维护人员在此基础上添加新功能，同时对于不同毛坯的加工，只需要重新示教毛坯的位置点，再由CNC铣床执行相应的加工程序即可。

结果展示模块通过上述产品的定性与定量计算，风险项各项风险值的展示，实现产品风险计算，找出影响市场中产品质量安全的关键因素。

利用 Python 语言，通过对工/商业电动/热食品加工设备，国家监督抽查、地方监督抽查、风险监测、委托检测、国内召回、网络舆情信息数据进行分析与处理，建立数据库、信息风险信息查询系统及风险评估系统。此计算系统可以实现数据库中所有产品的风险评估，根据风险项目风险的计算与排序，找出产品潜在危险高的项目，实现全国范围内的食品机械产品的风险监测与预警，从而为监管部门提供监管新方向参考，为企业提供提升产品质量指明方向，帮助提升国内食品机械产品的质量安全。点，再由CNC铣床执行相应的加工程序即可。

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