数控机床上下料机器人综述
机器人数控机床自动上下料项目
加工装配工作站由上下料工业机器人，机器人控制柜，PLC 控制柜，仓库，上料输送线工作站等构成，机器人完成对工件的搬运和入仓装配，而数控机床则对搬运的工件进行加工处理，机器人与数控机床配合零件的加工入仓。
加工装配工作站运行的准备条件（1）物料台八个凹槽检测有，仓库八个凹槽检测无，且配件台待装配零件放满。
转盘旋转到位，即工件到达机器人抓取的指定位置（运行前用手动模式触摸屏校正）。
（2）机器人选择远程模式，机器人在作业原点,机器人运行无。
（3）机器人报警无，CNC 报警无。
（4）CNC 卡盘上无工件，CNC 就绪。
（1）按下启动按钮，机器人伺服使能，机器人启动，发出机器人上料开始信号。
（2）机器人接到上料开始信号，机器人搬运工件到达CNC 正前方50cm 处，发出机器人上料完成信号。
（3）CNC 接到上料完成信号，CNC 门打开，CNC 门开到位，发出机器人送料开始信号。
（4）机器人接到送料开始信号，机器人将工件送入CNC，返回CNC 正前方50cm 处，发出机器人送料完成信号。
（5）CNC 接到送料完成信号，CNC 门关闭，CNC 门关到位，CNC 加工开始，CNC 加工完成，CNC 门打开，CNC 门开到位，发出机器人取料开始信号。
（6）机器人接到取料开始信号，机器人将CNC 内的工件取出，发出机器人取料完成信号。
（7）CNC 接到机器人取料完成信号，CNC 门关闭，CNC 门关闭到位，发出机器人入仓装配开始信号。
（8）机器人接到入仓装配开始信号，机器人把工件放入仓库的凹槽中，机器人移动到装配台夹取配件，待装配完成，发出机器人装配完成信号。
（9）机器人接到装配完成信号，机器人回原点，若仓库装配完的工件数超过八个（含八个）则机器人停止搬运，待清仓与加料加配件后，按下复位按钮，系统继续运行。
若仓库装配完的工件数低于八个则系统继续运行。
（10）暂停：按下暂停按钮，机器人停止搬运，按下复位键后一切运行正常。
数控车床上下料机器人探究
数控车床上下料机器人探究摘要随着加工产品的多样化和快速替换，使得常规的自动化上下料方式无法满足要求，因而更多厂家开始将目光投入到工业机器人的应用上来。
如今机器人自动上下料已经成为一种趋势，本课题研究的是本文针对两台数控车床、料盘和物料箱组成的加工单元设计了一种五自由度机器人对数控车床组进行上下料。
希望通过本文的研究与分析，为机器人的实物制造提供了充分的理论依据。
关键词上下料机器人；结构设计；方案1 机器人设计的基本要求本文主要是针对两台数控车床（组）的上下料，来设计一台机器人来替代人工完成车床的上下料，从而提高生产效率和产品质量。
机器人在两台数控车床的中间位置，物料箱与料盘分别在机器人的上下侧，其中心位置距离机器人的中心位置都为1200mm。
本文以CK6130 型号的车床为例，它的高度为1500mm，主轴中心位置距离地面的距离为900mm，工件的形状为圆柱状，直径为150mm，设计负重约为4 公斤。
根据现场的工作布局，拟设计机器人的工作半径范围约为1000mm[1]。
2 机器人的工作流程上下料单元是由两台数控车床，一台机器人，一个料盘和一个物料箱构成的本加工单元中，机器人是主动设备，机床是从动设备。
机器人发出信号传输给数控机床，控制液压卡盘的松开与夹紧。
料盘上的每个工位都装有接近开关，用于检测是否有工件，料盘下面装有电动机，带动料盘进行旋转，每次料盘都会自动转动到一个有工件的工位。
物料箱主要用于放置机器人从机床上抓取已经加工好的工件。
自动上下料系统中机器人的工作流程如下：（1）机器人抓取待加工工件：机器人末端执行器由待机位置移动至取料位置一侧，末端执行器松开（检测是否张开），接收信号后，然后移动至取料位置，末端执行器夹紧（检测是否夹紧），取得信号，移动至待机位置。
（2）机器人抓取工件上料：机器人在待机位置，将夹有工件的末端执行器移动至数控车床的安全门前方（检测防护门开到位），机器人将手部移动到卡盘的正前方，缓慢的移动至卡盘内，末端执行器松开工件，车床接收信号将卡盘夹紧后，机器人再缓慢移动至卡盘前位，防护门前，最后移动至待机位置，数控车床开始加工工件。
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。
机器人数控机床自动上下料项目
机器人数控机床自动上下料项目
随着工业的不断发展，机器人数控机床技术逐渐成为了机器加工技术的重要组成部分，在自动化生产中发挥着重要作用。
机器人数控机床自动上下料技术是利用机器人对数控机床进行自动上下料操作，实现自动化加工，在机械加工中发挥着重要作用。
机器人数控机床自动上下料技术大概可以分为三个技术步骤：机器人抓取、机器人运动控制和机器人坐标调整。
首先，机器人抓取技术是使用机器人进行工件的抓取，利用机器人的手臂及其传感器有效地抓取物体。
其次，机器人运动控制技术是指机器人根据需要，在安全可靠的条件下，并且满足实际需求的情况下，自动进行运动控制。
最后，机器人坐标调整技术是指在机器人抓取的物体加工过程中，能够准确控制机器人的移动，从而将物体放置到设定的坐标位置上。
机器人数控机床自动上下料技术可以极大提高工业生产效率，减少人工的操作，节省大量的时间。
此外，机器人数控机床自动上下料技术可以有效地保证工件的质量，因为机器人可以在没有人工干预的情况下实现自动上料下料，从而实现精准、高效、高精度的加工。
总的来说，机器人数控机床自动上下料技术对于工业生产有着重要的作用。
机器人机床上下料
机器人机床上下料新松公司自主设计研发的上下料机器人（机械手）与数控机床相结合，可以实现工件的自动抓取、上料、下料、装卡、加工等所有的工艺过程，能够极大的节约人工成本，提高生产效率。
针对机加工及冲压线提供机器人（机械手）搬运、检测整套解决方案。
针对两种类型的机床上下料，新松公司提供以下两个机床上下料的整线解决方案：根据机床的特点主要采取以下两种类型的上下料形式：1.桁架式机械手搬运该机械手采用双梁或单梁支撑形式，完成重载搬运、轻载高速搬运等不同种搬运需求。
该机械手具备与机床的联机功能，完成全线的生产数据跟踪及参数调用，实现全线自动生产。
2.机器人搬运采用6自由度（或者外加一个外部轴）的机器人完成机床的柔性上下料，采用视觉系统进行工件定位，机器人抓取工件给机床进行上下料。
桁架机械手解决方案桁架机械手采用新松公司自主开发的3-Axis:TypeDT-6系列产品，DT系列搬运机械手采用龙门架结构，采用双侧齿轮齿条传动方式，具有运动平稳承载能力强的特点。
DT 系列机械手应用领域极其广泛，例如在军事、机械制造业、航空航天业、食品药品生产行业、汽车制造业等。
DT系列龙门架式搬运机械手具有宽泛的应用范围，能够承受一定的冲击，搬运较重的负载，运动位置精度高，具有较大的结构刚性。
更换不同的模块能够满足多品种生产的要求。
DT系列龙门架式搬运机械手具有宽泛的运动范围。
能够以高速度、高精度搬运大负载覆盖大型的工作区域。
DT系列龙门架式搬运机械手具有6个系列的产品能够适应多种负载和速度的需求。
结合灵活柔性的模块化设计广泛应用于多种行业，多种产品及系列化产品的生产过程中。
机器人搬运解决方案机器人上下料机器人系统主要包括6自由度Robot、机械手爪、Vision定位系统、过渡平台定位系统、换手台和其它辅助设备。
随着人工成本的日益增加，自动上下料生产线的应用越来越广泛，基于此系统，可以针对其它产品进行相应手爪的开发，完成自动上下料生产线，在机械制造业、军事工业、航空航天业和食品药品生产等行业都可以得到广泛应用。
上下料机器人介绍
上下料机器人介绍
一、上下料机器人的基本概念
上下料机器人是一种被设计用来辅助操作人员完成上下料加工的机器人。
上下料机器人可以实现机械手臂的操作范围内的物体分类、定位、夹持、抓取和放置等功能，以提高加工效率、改善加工质量和确保安全生产
等良好效果。
二、功能介绍
1、定位功能：上下料机器人的机械手臂可以实现精确定位，根据操
作人员的要求把物体精确放置在指定位置上。
2、夹持功能：上下料机器人可以根据操作人员的要求抓取物体，由
机械手臂的各种夹紧装置用力把物体夹紧。
3、抓取功能：上下料机器人可以通过各种传感器精确测量物体的形
状和尺寸，从而准确抓取物体。
4、放置功能：上下料机器人的机械手臂可以实现负责放置物体的功能，在操作人员的要求下将物体放置在指定的位置上。
三、优势分析
1、提升产能：上下料机器人可以大大提高上下料加工的速度，从而
大大提高加工产能。
2、改善质量：上下料机器人可以实现精确定位、夹持、抓取和放置，从而改善加工质量。
3、确保安全：上下料机器人可以自动完成繁琐的上下料加工操作，从而确保安全生产。
4、节约能源：上下料机器人采用新型电机驱动技术，节约能源，减少能源消耗。
基于智能制造单元的数控机床上下料机器人结构设计概论
106 科学与信息化2020年3月下
线实时检测，并通过MES系统的辅助来管理零部件的质量以及 工艺优化。根据以上研究内容，本文采用GSK七轴工业机器人 的工业机器人，并将其与数控车床数控机床进行结合，同时还 应用了立体仓库、RFID技术和信息检测技术，以此研发出能够 进行自动上下料操作的智能化工业机器人，并由自动门来替代 数控机床中原有的防护门。
FANUC智能化机床上下料系统介绍
FANUC
智能化机床上下料系统介绍
可实现生产的柔性化，投资规模小等特点。
机器人智能化自动搬运系统作为减速器壳体加工的重要生产环节，已经在国内重型汽车厂内取得成功地应用，但在国内应用还不广泛。
在国家经济建设飞速发展的进程中，重型载重汽车的生产能力及生产力水平亟
图1 现场布局
3 项目描述
该系统使用1台机器人完成服务5台机床进行上下料的作业，上海发那科机器人有限公司
摘要：本文以一个机床上下料应用实例，介绍机器人在智能化机床上下料应用中所涉及到的新技术，以及机器人在机床上下料领域中的应用前景。
着重描述了机器人对无夹具定位工件的自动柔性搬运（2D 视觉技术）以及3D 视觉定位技术。
关键词：自动柔性搬运；定位；视觉定位技术
图2 手爪
图3 行走轴
台上下料滑台：每个上下料滑台上有4
盘分别可以存放一个工件。
实现待加工工件的上料，以及加工完
图4 3DL视觉支架
•5台抽检滑台：针对每台机床有一个抽检滑台，实现随时对该机床工件加工工件质量的检测。
•电气控制系统：运用人机界面对整个系统的运行状态进
图5 系统流程图
图6 2DV视觉布置
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图7 2DV视觉系统操作流程
图8 3DL视觉布置
图9 3DL视觉标定画面
补充：2DV是通过摄像头计算平面变化量，3DL是通过摄像。
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数控机床上下料机器人综述龚留杰（武汉理工大学机电工程学院武汉 430070）摘要:首先简述了上下料机器人的总体结构类型，然后分析了机器人系统组成和各组成部分的功能以及工作原理，控制系统。
最后对上下料机器人系统的发展和研究方向进行了展望。
关键词:上下料；工业机器人；数控机床；PLCReview of loading and unloading robot on NC machine toolGong Liujie(Wuhan University of Technology, Mechanic and Electronic Engineering, Wuhan 430070)Abstract:Firstly, illustrate the general structure type of loading and unloading robot simply. Then analyze the composition of robot system, the function of each component and operating principle, control system. Finally future directions and prospects were discussed．Key words：loading and unloading; industrial robot; numerical control machine tool; PLC1.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。
机床上下料机器人是在数控机床上下料环节取代了人工的完成工件的自动装卸功能，。
数控机床上下料机器人具有速度快、柔性高、效能高、精度高、无污染等优点，主要适应的对象大多为大批量重复性或者是工件质量较大以及工作环境恶劣条件。
在新兴工业化时代，机床上下料工业机器人能够满足快速、大批量加工节拍的生产要求，能够节省人力资源成本，大大提高工厂的生产效率。
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。
2.机器人总体结构类型2.1直角坐标机器人结构直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的，由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以直角坐标机器人有可能达到很高的位置精度，且机器人结构刚度大，各个关节运动互相独立，容易实现高定位精度。
但是，直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲是比较小的。
因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多，操作灵活性比较差。
直角坐标机器人的工作空间为一空间长方体。
直角坐标机器人主要用于装配作业及搬运作业，有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。
图1 直角坐标机器人2.2圆柱坐标机器人结构圆柱坐标机器人的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的。
在形同的工作条件下，它的位置精度略低于直角坐标机器人，移动轴的设计复杂，但是控制简单，机体所占空间要小于直角坐标机器人。
这种机器人构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。
其运动空间是一个圆柱状的空间。
图2 圆柱坐标机器人2.3.球坐标机器人结构球坐标机器人的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的，这种机器人结构简单，成本较低，占地面积小，结构紧凑，但因为它的平衡性差、位置误差大，所以精度不是很高。
主要应用于搬运作业。
其工作空间是一个类球形的空间。
图3 球坐标机器人2.4关节型机器人结构关节型机器人的空间运动是由三个回转运动实现的。
关节型机器人动作灵活，结构紧凑，占地面积小。
相对机器人本体尺寸，其工作空间比较大。
此种机器人在工业中应用十分广泛，如搬装配等作业，都广泛采用这种类型的机器人。
关节型机器人结构有水平关节型和垂直关节型两种。
图4 关节机器人3.机器人组成部分功能与原理机器人系统主要由机器人机械手、驱动装置、控制装置和传感器组成。
图5 工业机器人系统的基本组成3.1机械手机器人的机械手部分主要包括底座、腰身、手臂、腕部、末端执行器和行走机构，它们共同形成一个彼此依赖的运动机构，也就是我们常说的机械系统。
其中的每一部分都存在一个或多个自由度，这样就形成了一个复杂的多自由度机构。
3.2驱动装置驱动装置是机器人的重要组成部分，末端执行器要实现预期的工作目标，必须有动力源，而它就是一个向机械系统提供动力的装置。
当前机器人的驱动方式有多种，常见的有液压式、气压式、电气式和机械式四种方式。
但是电力驱动是当前机器人采用最多的一种驱动方式，首先它使用方便，无污染，符合企业的发展；另外它的响应速度快，更主要的是驱动力大，可以精确控制机器人的运动轨迹。
电动机目前一般采用的是步进电动机或伺服电动机。
当今工业机器人的减速器大都采用谐波减速器、摆线针轮减速器或RV减速器。
气动驱动系统是用电磁阀来控制手爪的运动方向，用气流调节阀来调节其运动速度。
由于其价格较低，所以启动夹持器在工业中应用较为普遍。
另外，由于气体可压缩性，使气动手爪的抓取运动具有一定的柔顺性。
电动驱动手爪一般采用直流伺服电机或步进电机，并需要减速器以获得足够大的驱动力和力矩。
电动方式可实现手爪的力与位置控制。
液压驱动方式是利用液压系统进行控制，传动刚度大，可实现连续位置控制。
3.3控制装置控制装置一般为计算机控制，通过接受来自传感器的信号，对其进行数据处理，并按照机器人发出的指令，即机器人的状态和环境状况等，形成控制信号来驱动各个关节完成主要机器人的执行机构规定的运动和功能。
如果机器人能够接收到来自传感器的反馈信号，则说明该控制系统为闭环控制系统，反之则为开环控制系统。
控制系统又分为两种控制，只控制机器人末端执行器的起始位置，而不关心其中间位置的运动轨迹，称之为点为控制，这种控制可以完成没有障碍物条件下的上下料、搬运等工作；而要求机器人以高精度到达目标点，则称之为连续路径控制，它适用于机器人喷漆、弧焊等工作。
3.4感知系统感知系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，主要提供机器人视觉、触觉、力矩等各个感知系统，前者用来检测自身状态的信息，主要是位置、速度、加速度等传感器，并且作为反馈信号构成伺服控制；后者是用来检测机器人作业对象和作业环境信息的传感器，如测量夹持器夹紧力的压力传感器，对外界进行识别的视觉、触觉、听觉等传感器。
传感器的广泛应用提高了机器人的机动性、适应性；其中人机交互系统也是传感的一部分，它紧紧将工作人员和机器人的控制联系在一起。
4.控制系统4.1控制器的选型机械手控制系统的硬件设计上考虑到机械手工作的稳定性、可靠性以及各种控制元件连接的灵活性和方便性，控制器选择有极高可靠性、专门面向恶劣工作环境设计开发的工业控制器---PLC，选择应用较多的西门子PLC。
图7 机器人操作面板4.2控制系统原理分析因为机械手作业时，取工件、放工件，安装工件、卸下工件都有定位精度的要求，所以在机械手控制中，除了要对垂直手臂、执行手爪液压缸和腰部步进驱动进行开环控制外，还要水平手臂进行闭环伺服控制。
为了减少PLC的I/O点数，以伺服放大器作为闭环的比较点。
伺服放大器具有传感器反馈输入端，给定的输入信号和反馈信号进行比较后形成的控制信号经过PID调节和功率放大后，驱动电液伺服阀对液压缸进行伺服定位。
PLC将上位机输入的给定信号转换为电压信号，输出至伺服放大器，由伺服放大器作为闭环比较点，组成模拟控制系统，这使得PLC控制量少，节省了系统资源，而且编程简单，不必过多考虑控制算法。
图6 水平手臂伺服定位控制原理图 4.3系统操作与工作流程图7 上下料工作过程示意图机器人有手动和自动两种工作方式，由万能转换开关SA1选择。
在手动操作方式下，各种动作都是用按钮控制来实现，其控制程序可单独设计，与自动工作方式控制程序相对独立。
因此总程序设计成两段独立的部分：自动操作程序和手动操作程序。
手动操作主要用于检验调整，通过按钮对机器人的每一步动作进行单独控制。
在正常运行时，机器人处于自动操作方式。
数控机床在加工零件时，机器人大臂竖立、小臂伸出并处于水平、手腕横移向右、手指松开，即处于原始位置，原点指示灯亮。
加工完毕后，按一下启动按钮SB1，机器人动作顺序为：原始位置（大臂竖立、小臂水平且缩回、手腕横移向右、手指松开）→手指夹紧（抓住卡盘上的工件）→手腕横移向左（从卡盘上卸下工件）→小臂缩回→料架转位→小臂伸出→手指夹紧（抓住待加工的工件）→大臂上摆（从料架上取走工件）→小臂下摆→手腕横移向右（把工件装到卡盘上）→手指松开(原位)。
机器人完成一个自动循环后处于原始位置，然后数控机床开始加工。
待加工完毕，再按启动按钮，机器人又重复上述动作。
5.研究展望随着工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。
单纯的手工劳作根本满足不了工业自动化的要求，因此，必须使用先进的自动化生产设备来取代人的劳动，满足工业自动化的需求，其中机器人便是其发展过程中的代表产物。
将机器人技术运用在数控机床中，它不仅提高了生产效率，还提高了加工速度和加工精度，辅助数控机床来实现无人自动化生产。
1）工业机器人操作机结构的优化设计技术：探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比，同时机构向着模块化、可重构方向发展。
2）机器人控制技术：重点研究开放式，模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。
机器人控制器的标准化和网络化，以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。
编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。
3）多传感系统：为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。
其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。
另一问题就是传感系统的实用化。
6.参考文献[1] Sandeep S, K.R.Prakash.Automation of Loading and Unloading to CNC Turning Center.[2] Md.Abdul Kadir, Md.Belayet Chowdhury, Jaber AL Rashid, Shifur Rahman Shakil. An Autonomous Industrial Robot for Loading and Unloading Goods. In Proc. of 2015 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, pp.1-6,2015[3]郑泽钿,陈银清,林文强,等.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[J].组合机床与自动化加工技术,2013(7) [4]李荣丽.基于PLC的上下料机器人控制系统设计[J].装备制造技术,2007(2)[5]王学良.机械手上下料控制系统关键技术研究.江南大学,2012[6]司建星.数控车床上下料机器人的研究.陕西科技大学，2014。