谈工业机器人上下料技术与数控车床加工技术组合

谈工业机器人上下料技术与数控车床加工技术组合

摘要：本文从工业机器人上下料技术及数控机床加工技术组合应用进行研究。

对工业机器人GSK的特征进行了简要分析，并从车削工艺、机器人拓展功能等方

面分析了组合应用的流程，旨在为技术人员提供有价值的参考建议。

关键词：工业机器人；上下料技术；数控车床；加工技术

前言：自18世纪后期引入机械生产技术、20世纪初期又在生产上广泛应用

电器、20世纪中期又通过电子及信息技术进一步实现生产的自动化，全球制造业

始终面临着转型升级和可持续发展的调整。现如今，全球制造业又即将迎来通过

互联网将信息系统与实体世界相结合的第四次工业革命暨工业4.0时代。在此背

景下，国家出台了中国制造2025发展战略，发展包括工业机器人在内的高端制

造业装备成为了经济发展的新亮点。机器人智能化自动搬运系统是数控加工设备

的重要生产搬运环节，与人工搬运相比，能够极大地提高生产效率和产品品质。

因此，工业机器人配合高端数控机床上下料也就备受各类企业的青睐。研究用工

业机器人给数控机床上下料，对我国的经济与现代化发展等都有着极为重要的意义。

1 GSK机器人和数控车床特点

1.1 GSK机器人特点

GSK机器人是根据我国相关的工业标准而设计出的一种关节臂式机器人。GSK

机器人的出现，为用户提供了一个开放性和拓展性较强的机器人系统控制平台。

根据不同的项目和应用，用户可以在控制系统中添加相应的设备，例如视觉传感器、力传感器以及其他各类传感器；或者添加一些末端工具来丰富机器人的应用

层面。通过控制系统，能够对这些拓展功能进行良好的控制，实现机器人的二次

开发。

1.2 980T数控系统车床

98OT数控是一种半闭环式数控车床，可以对各类回转面工件进行加工，使用

的是广州数控设备有限公司设计的980T数控系统，既可以进行手工操作也可以

进行自动编程，编程步骤较为简单，应用型较广。目前我国很多企业使用的都是GSK工业机器人上下料技术和98OT数控系统车床加工技术的组合。为了确保工

业机器人和数控车床两者在加工时不会出现错误，因此要注意以下几个问题。首先，要对数控车床加工工件的车削工艺流程进行分析；第二，要选择合适的机器

人工具；第三，对上下料的运动轨迹进行研究分析，设置相应的设计图和自动编程；第四，保证数控车床和机器人之间的良好交流。

图1980T数控系统车床外形图

2 工作流程概述

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，如图2所示。

图2加工单元的实际布局

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。

机器人的末端执行器可以根据被抓工件的尺寸进行专门设计，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，接收信号后，然后移动至取料位置，末端执行器夹紧，

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，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，车床接受信号将卡盘夹紧后，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。

（3）机器人抓取工件下料：机器人在待机位置，移动至车床防护门前方，再将手部移动至卡盘的正前方，缓慢移动至卡盘内，末端执行器夹紧，数控车床接

受到让卡盘松开的信号，这时机器人将末端执行器移动至卡盘前方，再缓慢移动

至防护门，机器人将加工好的工件移动至物料箱。

3 工业机器人上下料技术及数控车床加工技术组合应用流程分析

3.1车削工艺

在工业机器人上下料技术运行过程中，最基本的就是车削工艺，如图3所示。

图3元件车削结构示意图

在实际工业项目运行过程中，需要切削大量的元件及批量生产，这需要技术

流程和运行工艺之间建立有效的管控结构，确保技术运行管控结构和管理参数的

完整度，提高工件实际质量。在工件生产过程中，基本的材料是中碳钢，需要建

立一个较为复杂的流程。在切削工艺运行过程中，要对基本元件的内外螺纹以及

内控结构进行集中处理，且要对外圆柱面和外圆锥面等参数进行深度分析和处理，确保整体操作流程符合实际的技术需求，建构更加有效的车床管理框架。另外，

在工业机器人上下料技术和数控车床组合技术融合后，能保证切削工艺常规化运行，且提升整体的生产效率和生产质量，优化工业运行框架的综合水平。

3.2机器人拓展功能

机器人工作过程中，需要对不同的工作任务进行集中处理，提升整体管控结

构和项目处理的的有效性。第一，要对加工设备的装置结构和流程框架进行集中

布置。一方面，集中布置单台机器人服务结构，只保证单台数控车床的有效工作。另一方面，布置单台机器人服务两台数控机床，确保工作效率的优化。第二，在

对机器人末端工具进行选择的过程中，技术人员要结合实际工程项目的需求，选

取最有效的且最贴合的工具，提升工作质量和效率。在选择过程中，主要依据工

具的实际特点和使用范围。目前，我国工业机器人末端工具主要包括气动工具、

传感器以及机械部件等，机械部件不仅包括固定爪、滑动爪，也有压力传感开光

以及底板等，在建立工作流程的过程中，有效发挥工业机器人的工作优势。在工

业机器人利用气缸传感对手抓工作进行区分管控的过程中，建立实时监督和管理

框架，实现数据分析和机动处理。

3.3机器人通讯功能

在机器人和数控机床之间建立有效的通讯关系，能提升整体管控结构的时效性，确保通讯控制安全可靠，且整体通讯模式能符合工业发展的实际需求。目前，我国在建立工业机器人上下料技术及数控车床加工技术组合应用中机器人通讯功

能模块的过程中，通常选用I/O通讯模式。一方面，能在设计层面提升整体系统

的信息传递效果，借助屏蔽信号电缆将机器人和数控机床结构联系在一起，建立