机器人控制数控机床技术研究及应用

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机床与液压
第 ４４ 卷
图 ２ 机器人马达电缆连接
输入信号 输出信号
信号名称 行走原点 启动按钮 停止按钮 复位按钮 急停按钮 川崎 （ ＩＮ１） 川崎 （ ＩＮ２） 川崎 （ ＩＮ３） 川崎 （ ＩＮ４） 川崎 （ ＩＮ５）
毛坯库 成品库 车床 （ ＩＮ１） 车床 （ ＩＮ２） 车床 （ ＩＮ３） 车床 （ ＩＮ４） 铣床 （ ＩＮ１） 铣床 （ ＩＮ２） 铣床 （ ＩＮ３） 铣床 （ ＩＮ４）
图 １ 机器人本体
２ 机器人马达接线及 Ｉ ／ Ｏ 信号 机器人马达及信号电缆连接如图 ２、 图 ３ 所示。
收稿日期： ２０１４－０９－２２ 作者简介： 张洪强 （１９８０—） ， 男， 硕士研究生， 讲师， 主要研究方向为机床数控化改造及机器人。 Ｅ－ｍａｉｌ： ｑｉａｎｇｈｚ２００４＠
１６３������ ｃｏｍ。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｒｏｂｏｔ； Ｉ ／ Ｏ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ； ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌ； ＡＳ ｐｒｏｇｒａｍ
工业机器人是一种能代替人类工作的机器， 它由 机械臂 （机械本体）、 控制器、 伺服驱动系统和检测 传感装置构成， 是能在三维空间内完成各种动作的机 电一体化生产设备［１］ 。 采用川崎机器人控制数控车床 及数控铣床， 完成机械加工领域的典型加工工序， 实 现了小型无人化工厂的模拟。 通过对机床电气控制部 分及数控系统的简单改造， 实现与机器人之间的硬件 连接及 Ｉ ／ Ｏ 信号的通信， 用 ＡＳ 语言程序控制机器人 完成各项操作。 １ 系统组成及机器人介绍
当前使用的机器人型号为 ＲＳ１０Ｎ， 其最大负载能 力为 １００ Ｎ， 最大覆盖范围 １ ４５０ ｍｍ， 常用于装配与 搬运， 具有可再扩展一个外部轴的能力。 机器人本体
（见图 １） 为六轴组成的空间六杆开链机构， 可达到 运动范围内任何一点。 每个转轴均带一个齿轮箱， 机 械手运动精度 （ 综合） 达±０������ ０５ ｍｍ 至± ０������ ２ ｍｍ。 六 轴均带 ＡＣ 伺服电机驱动， 每个电机后均有编码器与 刹车。 机械手带有串口测量板 （ ＳＭＢ） ， 测量板上带 有 ６ 节可充电的镍铬电池， 起到保存数据的作用。 每 个轴带有手动松闸按钮， 维修时使用， 非正常使用会 造成设备或人员被伤害［２］ 。
图 ３ 机器人信号电缆连接 机器人与数控车床、 数控铣床、 毛坯库、 成品库 之间的 Ｉ ／ Ｏ 信号设定如表 １ 所示， 输入 ／ 输出 采 用 ３７ＰＤ⁃ＳＵＢ 接头连接。 表 １ Ｉ ／ Ｏ 信号表
继电器转换
控制端接线盒
关键词： 机器人； Ｉ ／ Ｏ 通信； 数控机床； ＡＳ 程序 中图分类号： ＴＧ６５９ 文献标志码： Ｂ 文章编号： １００１－３８８１ （２０１６） ０８－１５１－４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｏｂｏｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｎ ＣＮＣ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｏｏｌ
ＺＨＡＮＧ Ｈｏｎｇｑｉａｎｇ （Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ， Ｃａｎｇｚｈｏｕ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃａｎｇｚｈｏｕ Ｈｅｂｅｉ ０６１００１， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ Ｋａｗａｓａｋｉ ｒｏｂｏｔ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ． Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｗｉｒｉｎｇ ｄｉａｇｒａｍ ａｎｄ ｔｈｅ Ｉ ／ Ｏ ｓｉｇ⁃ ｎａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ＮＣ ｌａｔｈｅ， ｍｉｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ， ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｆｏｒｍａｔ ｏｆ ＮＣ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｐｒｏｇｒａｍ， ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｒｏｂｏｔ ｇｒａｓｐｉｎｇ ｃｈａｒｇｉｎｇ ／ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｇｒａｍ ｌｏａｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ＡＳ ｌａｎｇｕａｇｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｗｅｒｅ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ．
机器人控制数控机床技术研究及应用
张洪强
（ 沧州职业技术学院科研实训处， 河北沧州 ０６１００１）
wk.baidu.com
摘要： 阐述了川崎机器人控制数控机床加工的全过程， 给出了与数控车床、 铣床之间的硬件接线图及 Ｉ ／ Ｏ 信号通信方 法， 控制数控机床加工的程序编制格式， 用 ＡＳ 语言控制机器人抓取工件上料 ／ 卸料的动作及程序加载方法。
行走脉冲 行走方向 川崎 （ ＯＵＴ１） 川崎 （ ＯＵＴ２） 川崎 （ ＯＵＴ３） 川崎 （ ＯＵＴ４） 川崎 （ ＯＵＴ５） 车床 （ ＯＵＴ１） 车床 （ ＯＵＴ２） 车床 （ ＯＵＴ３） 车床 （ ＯＵＴ４） 铣床 （ ＯＵＴ１） 铣床 （ ＯＵＴ２） 铣床 （ ＯＵＴ３） 铣床 （ ＯＵＴ４）
２０１６ 年 ４ 月 第 ４４ 卷 第 ８ 期
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ａｐｒ������ ２０１６ Ｖｏｌ������ ４４ Ｎｏ������ ８
ＤＯＩ： １０．３９６９ ／ ｊ������ ｉｓｓｎ������ １００１－３８８１������ ２０１６������ ０８������ ０４９
系统共分为 ６ 个部分： 毛坯库、 川崎机器人、 行 走机构、 数控车床、 数控铣床、 成品库。 毛坯库用于 存放未加工的工件； 川崎机器人的工作过程为先从毛 坯库中取一个毛坯工件放入数控车床中， 待数控车床 加工完毕后， 再从数控车床中取出工件， 通过行走机 构， 川崎机器人被运载到数控铣床前， 川崎机器人将 工件放入数控铣床中， 待数控铣床加工完毕后， 再从 数控铣床中取出工件， 把工件放入成品库； 行走机构 用于川崎机器人的第七轴， 运载机器人在数控车床和 数控铣床之间移动； 数控车床用于加工毛坯件； 数控 铣床用于加工毛坯件； 成品库用于存放加工完成的 工件。