数控车床上下料机器人工作站
数控机床上下料智能工作站的设计
数控机床上下料智能工作站的设计数控机床是机械制造行业的主流设备，在工业自动化程度迅猛发展的今天，提高数控机床的工作效率，实现机床上下料的自动化和智能化已经迫在眉睫。
通过改装数控机床自动门、外加PLC作为智能工作站的上位机和采用触摸屏监控等形式，完成数控机床上下料智能工作站的设计，不仅能够提高工作效率，而且能够很好地监控数控机床的运行状态。
标签：数控机床；上下料；智能工作站1 引言在国家《中国制造2025》的宏伟蓝图下，高端数控机床备受生产制造企业的青睐，并且工业机器人亦是如此。
因其具有重复定位精度高、可靠性高、生产柔性化及自动化程度高等无可比拟的优势，已经作为智能化自动搬运系统特别是数控加工设备的重要生产搬运环节而广泛应用。
新时代，在自治区第十三个五年规划精神的指导下，面对国家经济建设飞速发展的新形势，如何紧随发展形势，提高数控车床的生产能力、生产力水平，实现智能化控制、管理，是一个急需解決的问题。
学院现拥有凯达CDCK-20A型全功能数控车和华数HSR-JR612六自由度机器人共11台，设计用工业机器人给数控机床上下料的智能工作站，并且采用触摸屏控制、管理工作站的生产运行，这对学生充分操作、使用、维护机器人、数控机床，促进学院教育教学水平的提高、拓展社会服务能力、发挥创新能力等都有着极为重要的意义。
2 项目方案设计2.1 改装数控车床为自动门凯达CDCK-20A型全功能数控车因其可以实现多轴联动、加工复杂零件和加工精度高的特点，广泛应用在我院的教育教学和生产中。
但凯达数控车的机床门为手动控制，这在数控机床上下料智能工作站的设计中无法实现自动上下料，因此需要改装机床门。
本项目研究小组经企业调研、实地考察和试验等方式，最终确定了给机床门安装减速电机的方式，完成机床门自动开关的硬件改造。
2.2 确定智能工作站的上位机本项目设计的智能工作站是要将数控机床、工业机器人统一控制和管理。
在数控机床和工业机器人系统复位完成后，触摸屏通过上位机控制工业机器人抓取工件、机床门开启、机床液压卡盘松开、机器人送料、机床门关闭、机床开始加工等动作，并且在工业机器人和数控机床工作过程中的状态将实时地反映在触摸屏上。
华数机器人上下料工作站毕业设计
华数机器人上下料工作站毕业设计一、引言在现代制造业中，自动化生产已经成为了大势所趋。
随着人工智能和机器人技术的不断发展，传统的生产模式正在发生改变。
华数机器人上下料工作站是一种新型的自动化生产设备，其毕业设计的研发将对生产线的效率和质量带来重大的改善。
二、华数机器人上下料工作站的设计原理与功能1. 设计原理华数机器人上下料工作站是基于先进的机器人技术和自动化控制技术开发的一种智能化生产设备。
其设计原理是通过机器人臂的自动抓取和放置，实现对产品的上下料操作，从而替代传统的人工操作，提高生产效率，减少人力成本。
2. 功能特点（1）高度自动化：华数机器人上下料工作站完全依靠机器人的自动化操作，实现了生产过程的高度自动化，减少了人为的干预，降低了操作风险。
（2）智能化控制：通过先进的控制系统，华数机器人上下料工作站能够实现智能化的操作，并且可以根据生产需求进行灵活的调整，提高了生产线的灵活性和适应性。
（3）高效节能：相比传统的人工上下料方式，华数机器人上下料工作站在提高生产效率的也减少了能源的消耗，符合可持续发展的要求。
三、华数机器人上下料工作站的应用前景随着制造业的不断发展和对生产效率要求的提高，华数机器人上下料工作站将会有着广阔的应用前景。
1. 在传统制造业中，华数机器人上下料工作站可以实现生产线的自动化升级，提高生产效率和产品质量，降低生产成本。
2. 在新兴的电子制造业中，华数机器人上下料工作站能够适应多品种、小批量生产的需求，提高生产线的灵活性和适应性，提升企业的竞争力。
3. 在工业4.0的背景下，华数机器人上下料工作站将成为智能工厂的重要组成部分，实现生产线的智能化管理和控制。
四、个人观点与理解华数机器人上下料工作站的毕业设计是一项非常具有前瞻性和实用性的课题。
通过研发该工作站，不仅可以提高生产效率、降低生产成本，更能够推动传统制造业向智能化、自动化的方向发展。
这也是对机器人技术和自动化控制技术的一种重要应用，将为制造业的升级和转型提供重要支撑。
2 上下料工作站编程与调试
工业机器人编程与调试项目四工业机器人综合训练任务4 上下料工作站编程与调试3 1 2 目录contents402上下料工作站机器人编程与调试1、机器人的工作任务工装托盘到达工位1后，上位机系统发出启动命令。
PLC首先向机床发出调用程序命令；当数控车床返回已就绪命令后，PLC给机器人发出启动命令；机器人抓取工件1到达卡盘位置后，返回到位命令；PLC通知机床卡盘夹持；机器人推出到安全位置后PLC发出机床加工启动命令；加工完成后，PLC通知机器人夹持工件，夹持完成后命令机床卡盘松开；机器人将工件送至吹气清理位置，到达后PLC控制吹气顶销气缸顶出；机器人气爪松开移至安全位置后开始吹气；吹气完成后机器人返回夹持工件，夹持完成后PLC控制顶销气缸缩回；机器人将工件送至激光检测平台；平台夹持机构伸出、气爪夹紧，进行尺寸检测；检测完成后PLC通知机器人将工件放回工装托盘。
开始工件判断机器人为数控车床上下料机器人为清理单元上下料机器人为检测单元上下料铝制圆柱水晶机器人为视觉检测单元上下料启动抓取工件到达机床卡盘的位置，并向机床发出到位命令YN机床卡盘夹紧了加工完成机床卡盘松开可以清理清理完成铝制圆柱水晶机器人退至安全位置机器人人夹取工件，通知机床卡盘松开机器人夹取工件，退回安全位置，通知PLC 将机器人移动到清理单元将工件送到清理单元支撑台，气爪松开退回安全位置，通知清理机器人夹取工件，通知PLC 将机器人移动到检测单元机器人将工件送至激光检测平台，气爪松开移至安全位置，通知检测可以检测检测完成等待调用水晶工件的处理子程序调用铝制圆柱工件的处理子程序抓取水晶到达视觉检测点，气爪松开，退回安全位置，通知检测检测完成将工件放回工装托盘，退回安全位置，完成启动抓取工件到达机床卡盘的位置，并向机床发出到位命令YN机床卡盘夹紧了加工完成机床卡盘松开可以清理清理完成铝制圆柱水晶机器人退至安全位置机器人人夹取工件，通知机床卡盘松开机器人夹取工件，退回安全位置，通知PLC 将机器人移动到清理单元将工件送到清理单元支撑台，气爪松开退回安全位置，通知清理机器人夹取工件，通知PLC 将机器人移动到检测单元机器人将工件送至激光检测平台，气爪松开移至安全位置，通知检测可以检测检测完成等待调用水晶工件的处理子程序调用铝制圆柱工件的处理子程序抓取水晶到达视觉检测点，气爪松开，退回安全位置，通知检测检测完成将工件放回工装托盘，退回安全位置，完成（1）配置I/O板DSQC652（2）配置I/O信号（2）配置I/O信号机器人输入端子PLC输出端子功能DI10_1 Y410 启动DI10_2 Y411 判断铝座还是水晶DI10_3 Y412 机床卡盘卡紧，通知机器人松开工件并退回安全位置DI10_4 Y413 机床加工完毕，通知机器人下料DI10_5 Y414 机床卡盘松开，通知机器人可以取走工件DI10_6 Y415 机器人等待可以清理信号（机器人需到达清理单元前）DI10_7 Y416 等待清理完毕信号DI10_8 Y417 等待可以将工件放至检测处（机器人需到达检测单元前）DI10_9 Y418 等待工件尺寸检测完毕信号DI10_10 Y419 等待视觉检测完毕信号（2）配置I/O信号机器人输出端子PLC输入端子功能DO10_1，DO10_2 无机器人夹具控制DO10_3 X310 机器人准备就绪（在原位）DO10_4 X311 通知机床，机器人已经到了机床上料位置DO10_5 X312 机器人已经退回到安全位置，通知机床可以加工DO10_6 X313 机器人到达下料位置，通知机床卡盘需松开DO10_7 X314 通知PLC驱动行走轴让机器人走到清理单元前DO10_8 X315 机器人到达安全位置，发出通知，可以清理DO10_9 X316 通知PLC驱动行走轴让机器人走到检测单元前DO10_10 X317 机器人已经退至安全位置，通知可以进行工件尺寸检测DO10_11 X318 工件又放至托盘，完成DO10_12 X319 机器人到达安全位置，发出通知，可以进行视觉检测PROC main() Initialize; 初始化 WHILE TRUE DO ；进入循环 WaitDI DI10_1, 1; 等待启动命令 WaitTime 3;等待3s IF DI10_3 = 1 THEN yuanzhu; 调用铝制圆柱处理子程序 ELSE WaitTime 1; 等待1s shuijing; 调用水晶处理子程序 ENDIF ENDWHILE（1）主程序本程序中有初始化子程序、铝制圆柱处理子程序及水晶处理子程序。
数控车床上下料机器人工作站
一、解决方案
二、车削加工上下料机器人的集成 (一)、选用的机器人： 德国KUKAKR45工业机器人，具有45kg承载能力，机器人在加工点处的精度可 准确到0.15mm。 (二)、机器人的周边设备： 1、以PC为基础ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ库卡机器人控制系统KRC1，包括带有熟悉的视窗操作界面的 控制面板 2、机器人手爪：专为本应用设计的、带有可更换夹持器对钳口的三点夹持器 3、工件物流托架 4、传感器 5、机器人行走导轨 6、控制器 7、电气柜 8、安全围栏及安全门
数控车床上下料机器人工作站
提出要求
这是一家刀具的生产厂家，目前由人工操作车削中心，随着劳 动力成本的增加，客户想利用机器人自动上下料减少用工，同时 需处理的毛坯和成品刀具种类繁多，首先要求在机器人抓手时应 具有灵活性，还要求机器人具有稳定性和上下料的可靠性。
数控车床上下料机器人，可以替代人工实现车削加工单元的生产 线上的立式、卧式数控车床、车削中心在加工过程中工件搬运、 取件、装卸等上下料作业，以及工件翻转和工序转换。
三、项目成效
1、过程可靠性 通过机器人控制系统和机床控制系统之间快速无误的通讯，以及机器人在操作和 测量部件时的精度，可保证系统加工过程的可靠性。 2、改装时间短 用两对手动更换的夹持器对钳口为机器人进行快速改装，每对钳口相应覆盖毛坯 件直径带宽的一半。 3、生产效率提高 由于灵活性和过程可靠性的提高，在使用相同数量的员工情况下，生产效率得到 了明显提高。生产高精度刀具时，自动化程度的高低对企业来说也是一个很重要 的影响经济效益的因素。 4、精密度高 机器人在加工点处的精度可准确到0.15mm。能稳定可靠的将全部相关数据从机 床控制系统传送到以PC为基础的库卡机器人控制系统KRC1上，这也是进行精确 传送的前提条件之一。
1-1上下料工作站的分类-课件(精)
导入： 新兴工业时代， 上下料机器人能 满足“快速/大批 量加工节拍”、 “节省人力成 本”、“提高生 产效率”等要求， 成为越来越多工 厂的理想选择。
任务提出: 机器人上下料工作站有哪些类型呢？
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机床上下料工作站 生产线上下料工作站
专用机械上下料工作站
一、机床上下料工作站
3、冲压上下料工作站 在冲压加工中，针对冲压加工的高速度、快节奏工艺特点，冲压上下料机器人可 以替代人工完成单台压机，串联、并联和冲压生产线上各道工序之间的工件输 送危重工作。其中包括拆垛、对中、多向输送、下料和上架等多种任务。
4、注塑上下料工作站
在注塑加工中，上下料机器人可以替代人工在比较恶劣的工作环境中， 完成装入、取件等任务;可以根据客户不同的车间布局和工艺需要，将 上下料机器人安装在地面支座和支架上;可以集成设计为一个注塑单元， 也可以放在切割、装配、检测等塑料加工生产线上使用。
5、焊接 及折弯机上下料工作站
焊接上下料工作站
折弯机上下料工作站
五、机器人上下料工作站的特点 改变生产工艺迅速，调试速度快， 无需进行员工培训，投产快速。 高柔性
特点
高效率
高质量 中间环节少，质量提高，
节拍好控制，避免了由于人为因素对生产节拍产生的影响，提高生产效率。
谢谢
Thank you
1、流水线上下料工作站 在流水线上用机器人进行上下料可以缩短搬运时间和等待时间，提高劳动 率，降低劳动强度，带动企业素质技术升级，有助于企业扩大市场份额。
流水线上下料工作站
2、柔性生产线上下料工作站 在柔性生产线中，使用机器人代替人进行上下料，可以节省劳动力，提高 生产效率。
三、专用机械上下料工作站
T_14_O_F_FANUC机器人上下料工作站应用案例_加工(精)
加工中心双托盘自动上下料系统Fanuc公司设计的Mate200i型机器人，其结构小巧，可作为一个低成本的机床自动化上下料的解决方案。
FANUCMate200i机器人可直接与机床的接口连接，整套自容式系统装置包括一个6轴的机器人，其臂长可延伸19in。
这种机器人可安装到加工中心、车床、铣床和其他机床上，为装卸工件提供服务，其装卸高度离地面36~44in。
Mate200i机器人的重量很轻(只有1050Ib)，可以用于起重设备起吊，将其安装到工厂内任何与之相匹配或允许其接近的机器上。
加工中心自动上下料系统，应用于一个采用装卸双托盘，在立式加工中心上加工汽车空调系统连接件的客户，是一个成功案例。
这个客户车间的立式加工中心采用并列排序，零件要完成正反两面加工。
兰生公司与机器人制造商所指定的集成商合作采用FANUCMate200i机器人集成的自动上下料系统有优异的表现：在加工连接件时，机器人首先把毛坯件传送到一个由液压驱动控制的多功能工件夹具空穴内，该夹具安装在立式加工中心空置的一个托盘上。
当工件夹具上的12个空穴都装上毛坯以后，将毛坯件精确定位并夹紧，然后送入机床开始加工。
立式加工中心的防护门打开，托盘开关定位，将装满工件的夹具放置到加工区域加工。
当机床加工工件的第一面时，机器人开始将更多的毛坯件安装到第二个空置的托盘夹具上。
当毛坯件端部的第一面加工完成以后，托盘再一次更换位置。
机器人从第一个托盘上卸除加工完第一面的工件，然后将其传送到在机器人防护罩内的“翻板工作站”，然后从内侧板将其安装到工作站上，并通过这一工作站将工件有效地翻转，使未加工面朝上，并再次安装到夹具上夹紧。
将第一面经过加工的12个零件再次装卡到夹具以后，托盘再一次改变位置，然后开始工件第二面的加工。
当托盘上的零件已经完全加工，机器人便从托盘上卸下零件。
然而在机器人卸下加工后的零件前，采用安装在机器人夹钳基座上的高速压缩空气喷嘴，吹除遗留在整个夹具上的切屑，因为在卸除零件等过程中，可能会有一些切屑掉落到一个或多个空穴内，影响下一批工件的正确就位。
工业机器人数控机床上下料工作站接口电路设计
序号
名称
功能
1 CNC就绪
CNC准备工作就绪，等待 上料、加工
2 CNC报警
CNC出现故障报警，停止 工作
3 CNC门开到位
CNC安全门打开到位，等 待上、下料
4 CNC门关到位
CNC安全门关闭到位，开 始加工
5 CNC加工完成
CNC加工完成信号
CNC PLC输入信号←上下料工作站PLC输出信号
序号
名称
功能
1 CNC急停
系统故障时，急停CNC
2 CNC复位
CNC故障报警后，复位 CNC
3 CNC门打开
请求CNC开门
4 CNC门关闭 5 CNC加工开始
请求CNC关门 请求CNC开始加工
上下料工作站PLC向CNC PLC发出指令，如“请求CNC开门”、“请求 CNC关门”等，指令的执行由CNC PLC来完成。
一、数控机床的组成
主运动部件的变速、换向和启停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号；控 制冷却、润滑的启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度工作台转位等辅助 指令信号等。
3) PLC PLC主要作用是接收数控装置输出的主运动变速、刀具选择交换、 辅助装置动作等指令信号，经必要的编译、逻辑判断、功率放大后直接驱动 相应的电器、液压、气动和机械部件，以完成指令所规定的动作，此外还有 行程开关和监控检测等开关信号也要经过PLC送到数控装置进行处理。
1.了解数控机床的组成。
任务目标 2.掌握工业机器人数控机床上下料工作站的特点。
3.掌握工业机器人数控机床上下料工作站与数控系统的接口电路。
资料 工业机器人安全操作规程 MH6机器人使用说明书 DX100使用说明书 DX100维护要领书 工业机器人搬运工作站说明书
基于Robotstudio机器人上下料工作站设计
毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目: 基于Robotstudio机器人上下料工作站设计专业: 工业机器人技术班级: 机器人19-1 学号: 19411014姓名: 桂顺指导教师: 周天奇2020 年 6月 14日目录第一章绪论 (1)1.1 选题的背景与意义 (1)1.2 国内外工业机器人机发展趋势 (2)第二章机器人上下料工作站的仿真设计 (3)2.1工业机器人仿真系统的创建 (3)2.1.1准备工作 (3)2,2工业机器人系统的布局 (5)2.3动态输送链的创建 (10)2.4创建动态夹具 (18)2.4.1设定夹具属性的步骤 (18)2.4.2设定检测传感器 (19)2.4.3设定拾取放置动作 (21)2.4.4创建属性与连结 (22)2.4.5创建信号与连接 (23)2.4.6仿真验证 (23)第三章：物料检测smart组件创建 (26)3.1新建一个smart组件 (26)3.2：工作逻辑的设定 (29)3.2.1：配置IO单元 (29)3.2.2:配置IO信号 (29)3.3上下料工作站的仿真运行 (30)3.4总结 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (41)摘要从实现自动化生产过程中的某下料系统需求出发，讨论机器人的选型，和控制柜的选择，以及夹具的设计，物料块的大小种类以及质量等，思考建立工作站的布局、系统的创建运动轨迹、路径规划、运动仿真等内容。
本文基于RobotStudio 离线编程软件虚拟仿真自动下料系统:由输送链将物料运输到输送链末端，有传感器检测信号后，机器人将会到指定位置去夹持并物料放入机床进行加工，此时输送链会自动补齐一个物料块并输送到输送链的末端，当物料块加工完成后再由搬运机器人放置在选定位置，这一系列的自动化搬运和码垛等工作，只需一台机器人和一个输送链来完成，通过机器人与外围设备之间的信号连接，实现自动化运行。
关键词robotstudio；上下料；外围设备；信号连接第一章绪论1.1选题的背景与意义随着现代科学技术的迅猛发展，机器人技术已广泛应用于人类社会的各个领域,其中诞生的工业机器人是应用于实际生产并实现工业自动化生产的一个重要体现工业机器人作为现代工业的三大支柱之一，广泛应用于食品、化工、医药包装等行业。
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数控车床上下料机器人工作站
数控车床上下料机器人，可以替代人工实现车削加工单元的生产线上的立式、卧式数控车床、车削中心在加工过程中工件搬运、取件、装卸等上下料作业，以及工件翻转和工序转换。
具有以下特点：
高柔性：只要修改机器人的程序和抓手夹具，就可以迅速投产。
高效率：可以控制节拍，避免人为因素而降低工效，机床利用率可以提升25%以上。
高质量：机器人控制系统规范了整个工件加工全过程中，从而避免了人工的误操作，保证了产品的质量。
以下是为一家刀具厂商提供的数控车床上下料机器人的解决方案：这是一家刀具的生产厂家，目前由人工操作车削中心，随着劳动力成本的增加，客户想利用机器人自动上下料减少用工，同时需处理的毛坯和成品刀具种类繁多，首先要求在机器人抓手时应具有灵活性，还要求机器人具有稳定性和上下料的可靠性。
一、解决方案
根据实际需要，采用库卡机器人KR45被选中担当此任务，它将毛坯料送到切削中心，并重新取出已完成切削和铣磨的刀具。
该六轴机器人用它的三点夹持器可以抓取直径为35至105mm的物件。
其气动操作的钳口可将长度为60到520mm、重量至30kg的毛坯件准确定位夹紧。
操作人员输入待加工部件的直径，并启动机器人和机床。
机床控制系统将工件的特征数据传送至机器人的控制系统。
之后，机器人控制系统计算出需要驶至的位置。
KR45通过一个传感器先测量出码垛叉车的高度，然后测量出上层托盘内第一个毛坯的直径及长度。
这些值将用于抓取。
第二次测量过程中，系统以更高的精度即±1mm进行工作。
为此，KR45将毛坯置于一个带有末端卡位的菱柱形斜槽上。
机器人测得毛坯件的直径和长度，并将此值和机床控制系统的预给值相比较。
若数据一致，则机器人将部件导入车床的夹紧装置。
否则将给出故障提示信号。
完成第一面的加工后，机器人翻转工件。
完成第二面加工后，则机器人将工件置于托盘上。
在切削中心工作期间，KR45为定位台提供下一个毛坯。
机器人用它背面头顶上伸出的吊装架将空的毛坯托盘码放在成品件位置处。
二、车削加工上下料机器人的集成
(一)、选用的机器人：
德国KUKAKR45工业机器人，具有45kg承载能力，机器人在加工点处的精度可准确到0.15mm。
(二)、机器人的周边设备：
1、以PC为基础的库卡机器人控制系统KRC1，包括带有熟悉的视窗操作界面的控制面板
2、机器人手爪：专为本应用设计的、带有可更换夹持器对钳口的三点夹持器
3、工件物流托架
4、传感器
5、机器人行走导轨
6、控制器
7、电气柜
8、安全围栏及安全门
三、项目成效
1、过程可靠性
通过机器人控制系统和机床控制系统之间快速无误的通讯，以及机器人在操作和测量部件时的精度，可保证系统加工过程的可靠性。
2、改装时间短
用两对手动更换的夹持器对钳口为机器人进行快速改装，每对钳口相应覆盖毛坯件直径带宽的一半。
3、生产效率提高
由于灵活性和过程可靠性的提高，在使用相同数量的员工情况下，生产效率得到了明显提高。
生产高精度刀具时，自动化程度的高低对企业来说也是一个很重要的影响经济效益的因素。
4、精密度高
机器人在加工点处的精度可准确到0.15mm。
能稳定可靠的将全部相关数据从机床控制系统传送到以PC为基础的库卡机器人控制系统KRC1上，这也是进行精确传送的前提条件之一。