桁架机器人助力机床上下料生产

随着汽车工业的发展， 国内企业实力逐步增强，汽车零部件加工正向柔性制造和智能制造方向发展。曲轴生产线多数由数控车床和专用机床组成，自动线上有车床、磨床、滚压机、平衡机、抛光机及曲轴系列专机等先进设备对主轴颈、连杆轴颈进行数控车削和磨削等加工。现在希望实现具有高度灵活性的加工，在保持高生产率的同时还能生产更多种类的零件。本文采用桁架机器人对机床上下料，由于机械手可以和每台数控机床通信， 通过机械手就可以选择整条生产线的加工程序， 实现了快速换产。

数控机床上的程序设计

　　基于SUC8216曲轴数控铣端面钻中心孔机床，以德国西门子828D系统为平台，其PLC调用加工程序表是隐藏的，需要设置参数激活，激活程序如下：

MD51041 ENABLE_PROGLIST_ USER （激活USER的程序列表）

MD51042 ENABLE_PROGLIST_ INDIVIDUAL （激活INDIVIDUAL的程序列表）

MD51043 ENABLE_PROGLIST_MANUFACT （激活MANUFACTURER 的程序列表）

程序表中最多放置255个程序，分别对应以上3种权限的程序：

USER 1～100 1

INDIVIDUAL 101～200 2

MANUFACTURER 201～255 3

　　建立程序调用表，如图１所示。

图１

通过选择程序，直接选取想调用的程序，如图２～图4所示。

PLC调用加工程序的选择如图5所示。

利用PLC在加工程序表中选择程序

　　P L C 侧接口信号如图6 和图7 所示。其中，D B1 7 0 0 . D B B 1 0 0 0 . 7 为选择程序， DB1700.DBB1001为选择程序权限（即USER、INDIVIDUAL、MANUFACTURER，其各自的值分别是1 6# 81 、1 6 # 82 、16#83）。

　　DB1700.DBB1002为选择程序号（即101、102…）。DB1700.DBB2000为显示程序的状态，DB1700.DBB2001为错误代码。调试过程：PLC应用程序中先将要调用的程序号送到接口DB1700.DBB1001和DB1700.DBB1002，然后选择程序开始DB1700.DBB1000.7即可。程序如图8所示，其中，130（16#82）赋值到DB1700.DBB1001代表程序为INDIVIDUAL级的，102赋值到DB1700.DBB1002代表程序号为102的程序。

机床和桁架机器人的通信

　　机床给桁架机器人信号如下：

　　1 Q88.0 机床无故障

　　2 Q88.1 机床上料请求信号

　　3 Q88.2 机床卸料请求信号

　　4Q88.3 机床门开到位检测

　　5 Q88.4 夹具松开到位检测

　　6 Q88.5 夹具夹紧到位检测

　　7 Q88.6 机床维护申请

　　8 Q88.7 程序选择正确

　　桁架机器人给机床的信号如下：

　　9 I89.0 工件类型1

　　10 I88.0 工件类型2

　　11 I88.1 卸料爪夹紧到位

　　12 I88.2 机械手上料完成

　　13 I88.3 机械手卸料完成

　　14 I88.4 机械手安全位置

　　15 I88.5 机械手无报警

　　16 I88.6 机械手换料位置

　　17 I88.7 吊篮门关到位

　　对于I/O通信，机床侧的上料步骤为：

　　①机床无料，请求上料Q88.1＝1。

　　②机械手接受后来到安全位置上料I88.4＝1，机床门开Q88.3＝1。

　　③机床夹具松开Q88.4＝1，机械手下降到换料位置I88.6＝1（如果这里机床方有固定支架保证曲轴姿态，机械手可以直接退出到安全位置）。

　　④机床夹具夹紧Q88.5＝1。

　　⑤机械手退出到安全位置，输出上料完成信号I88.2＝1，机床关门开始工作。

　　对于I/O通信，机床侧，卸料步骤为：

　　①机床有料，请求卸料Q88.2＝1。

　　②机械手接受后来到安全位置卸料I88.4＝1，机床门开Q88.3＝1。

　　③机械手松开，下降到换料位置I88.6＝1。

　　④机械手夹紧I88.1＝1，夹具松开Q88.4＝1。

　　⑤机械手退出到安全位置，机床关门开始工作。

　　⑥循环至上料步骤。

　　对于I/O通信，机床侧的维护步骤为：

　　①人工在机床面板上按下维护申请键，机床发出机床维护申请，Q88.6＝1，然后机械手发出信号让机床上方的吊篮门关闭，当吊篮门关闭检测信号到位后，机床侧门安全门锁解除，机床允许进行维护。

　　②侧面关闭后，再次人工按下在机床面板上的维护申请键，机床取消机床维护申请，Q88.6＝0，吊篮门自动打开。

　　对于I/O通信，机床侧的安全互锁如图9～图13所示。其中，图9中Q5.3表示机床无报警，I5.3表示机械手无报警，M4.2表示程序选择正确，M100.0表示机械手进入机床条件。图10中I8.7表示物料检测，DB9002.DBX0.0表示上料M码，Q5.4表示上料信号。图11中I8.7表示物料检测，DB9002.DBX0.1表示卸料M码，Q5.5表示卸料信号。图12中DB2500. DBX1010.0表示来自NCK通道信号M80上料，I115.7表示复位信号，I5.0表示机械手上料完成，M100.1表示机械手送料读入禁止。图13中DB2500.DBX1010.1表示来自NCK通道信号M81卸料，I115.7表示复位信号，I5.1表示机械手卸料完成，M100.2表示机械手卸料读入禁止。

结语

　　目前，该生产线已正式投产运营，可形成年产15万支国IV和国V发动机曲轴的生产能力，新增产值1.2亿元。随着汽车工业的高速发展，对数控机床的自动化、智能化要求越来越高。我厂设计的机床通过夹具柔性化，并应用一键选择加工程序，实现了快速换产，既可以确保产品质量的稳定性、一致性和均匀性，又减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产力。