为多工序切削加工的数控机床配套上下料机器人

数控机床上下料机械手设计的流程摘要本文首先对机械手的发展情形和动向进行了分析和总结，接着对数控机床上下料机械手的设计进行了分析，同时对机械手的优势和运用做了简单的介绍。

最后得出结论：将机械手与机床设备合为一个柔性体，在很大程度上能够节省工件输送装置，架构比较紧凑，同时适应能力较强，在技术和经济上对机械手进行考虑都是有必要的。

关键词数控机床；机械手；设计中图分类号tg659 文献标识码a 文章编号1674-6708（2012）68-0071-02在数控机床的各项性能指标和整体布局上，输送技术对其有着直接性的影响。

在缸体加工过程中，发动机缸体的三轴孔加工是一项十分重要的程序和环节，该环节在很大程度上确保了三轴孔在加工过程中的精确度；在缸体的纵向上，应当配置若干个固定的导向设施，用于支撑镗杆；传统意义上的三轴孔镗床，其架构复杂，同时存在防护难度大、输送速度较慢等诸多问题，在很大程度上给数控机床的生产节拍造成了影响。

为了解决上述困难，大连机床企业首次研究并设计了空中布局的数控机床上下料机械手，这不仅强化了数控机床的刚性，同时也解决了数控机床在排屑过程中所面临的一系列难题，实现了转机缸体在输送过程中所表现出的柔性；通过对伺服驱动技术，在很大程度上减少了输送机床在输送过程中的时间，同时实现了工序的分解，致使数控机床的节拍从原来的6min下降到现在的3.2min；在一定意义上达到了用户在节拍方面的一些要求，与此同时，在很大程度上也提高了数控机床的自动化。

1 机械手的发展情形与动态从国内外所有机械手的发展现状来看，在现阶段，对机械手的研究和开发已趋于高潮，机械手的发展现状与动态，可以总结为：第一，模块化与可重构化是现阶段机械架构发展的主要动向；其二，pc机的开放型控制器是机械手体系发展的一个主要方向，其目的就是为了完善机械手，使其逐渐走向网络化和标准化；器件集成度得以强化，架构设计玲珑，同时运用过了模块化架构；在很大程度上强化了机械手体系的安全性和可靠性，同时也满足机械手在维修和防护方面的一些便捷性；第三，传感器在机械手中发挥了十分重要的作用，不仅运用了传统的速度传感器、位置传感器等，同时也引进了先进的视觉传感器、触觉传感器和听觉传感器，促使机械手逐渐向智能化方向发展和推进；第四，装配、焊接等机械产品逐渐向模块化、标准化及系列化方向推进和发展，及系统动态的仿真等。

机床自动上下料的工作流程机床自动上下料是现代制造业中一个非常重要且常见的工艺流程。

它使用自动化设备，以及适当的控制系统，实现了机床的自动化运行、材料的自动供给和卸载，从而提高了生产效率和产品质量。

本文将详细描述机床自动上下料的工作流程。

第一步：设定加工程序在进行机床自动上下料之前，操作人员需要根据产品的加工要求和机床的性能，设定加工程序。

加工程序包括切削参数、加工路径等信息。

这些信息将用于控制机床，在自动化过程中完成加工操作。

第二步：材料准备在机床自动上下料过程中，需要将原料（如铁块、铝块等）放置在进料区域。

这一步骤可以手动完成，也可以通过自动化设备进行，根据实际生产情况确定。

在放置材料时，需要注意材料的摆放方式和数量，确保每次加工过程中都有足够的材料供给。

第三步：自动上料自动上料是机床自动化过程中的一个重要环节。

它的作用是将准备好的材料从进料区域移动到机床的工作区。

这一步骤通常由搬运机器人完成，搬运机器人根据预设的路径和指令，将材料准确地搬运到机床，并放置在正确的位置上。

第四步：机床加工一旦材料被自动放置在机床上，机床开始自动进行加工操作。

加工过程中，机床会按照预设的加工程序，依次进行各个工序的切削、铣削、打孔等操作。

控制系统根据加工程序和实时数据，对机床进行精确的控制，确保加工质量和产品精度。

第五步：自动下料机床完成加工后，自动下料环节开始。

这一步骤与自动上料类似，同样由搬运机器人完成。

搬运机器人将加工完成的零件从机床上搬运到卸料区域。

在这个过程中，搬运机器人需要根据指令和路径，将零件准确地放置在指定的位置上。

第六步：检验和质量控制在自动下料后，操作人员通常会对零件进行检验。

这个环节是为了确保加工结果符合要求，产品质量达到标准。

检验可以通过目视、量测和使用其他检测设备等方式进行。

如果发现零件有问题，需要及时采取纠正措施，以确保产品质量。

第七步：重复循环机床自动上下料的工作流程通常是一个循环过程。

视觉控制数控机床机器人上下料PLC 编程及研究DOI ：10.19557/ki.1001-9944.2024.04.015廖志青1，韩伟1，魏文锋2，刘楚生1（1.广州城市理工学院机械工程学院，广州510800；2.广州数控设备有限公司，广州510700）摘要：针对汽车发动机缸体数控加工自动化上下料的机器人、视觉系统和输送链等设备PLC 编程及控制等问题，探究西门子PLC 控制器与康耐视相机、FANUC 机器人之间的连接控制通信方法。

规划设计PROFINET 总线网络通信控制系统框架，以及视觉图像通过PROFINET 进行传输的方法和参数设置。

研究机器人如何根据视觉图像模板，检测在传送带上无序摆放的缸体零件位置偏移数据，调整手爪位置准确抓取零件的方法。

通过时序控制方法协调机器人、视觉系统和输送链之间的动作节拍，提高系统运转的定位精准度和可靠性，实现高效高精度的智能化无人操作数控加工。

关键词：视觉图像；总线控制；数字孪生；偏移抓取；时序控制中图分类号：TP242.2文献标识码：A文章编号：１００１鄄９９４４（２０24）04鄄００69鄄０5PLC Programming and Research on Visual Control of Loading and Unloading of CNC Machine Tool RobotLIAO Zhiqing 1，HAN Wei 1，WEI Wenfeng 2，LIU Chusheng 1（1.School of Mechanical Engineering ，Guangzhou City University of Technology ，Guangzhou 510800，China ；2.GuangzhouNumerical Control Equipment Co.，Ltd.，Guangzhou 510700，China ）Abstract ：Aiming at the problems of PLC programming and control of robots ，vision systems ，conveyor chains ，and oth 鄄er equipment for automatic loading and unloading of automotive engine cylinder blocks in numerical control machin 鄄ing ，the connection control and communication methods between Siemens PLC controllers ，Cognex cameras ，and FANUC robots were explored.The framework of the PROFINET bus network communication control system ，as well as the method and parameter settings for visual image transmission through PROFINET were planned and designed.The method of how the robot can accurately grasp the parts by detecting the displacement data of cylinder body parts placed disorderly on the conveyor belt based on the visual image template and adjusting the position of the gripper was studied.The timing control method was used to coordinate the movement rhythm between the robot ，vision sys 鄄tem ，and conveyor chain ，improving the positioning accuracy and reliability of system operation ，and achieving efficient and high 鄄precision intelligent unmanned CNC machining.Key words ：visual image ；bus control ；digital twins ；offset capture ；timing control收稿日期：2023-10-25；修订日期：2024-02-06基金项目：2022年广东省普通高校特色创新项目（2022KTSCX182）作者简介：廖志青（1983—），男，本科，实验师，研究方向为机械工程及自动化技术；韩伟（1963—），男，学士，高级实验师，研究方向为数控加工及CAD/CAM 技术。

工业机器人自动上下料实施方案
方案一：工业机器人自动上下料的实施方法
在工业生产中，为了提高生产效率和优化生产流程，采用工业机器人进行自动上下料是一种常见的做法。

下面将介绍一种可行的实施方案。

首先，需要选购适用于装卸物料的工业机器人。

这个机器人应具备足够的装卸能力和稳定性，同时能够应对不同类型的物料。

接下来，需要进行设备配置和调试。

首先，将工业机器人安装在合适的位置，并连接到生产线的控制系统。

然后，根据实际需要，使用编程软件对机器人进行编程，使其能够准确地执行上下料操作。

为了确保机器人能够精确地识别和装卸物料，还需要安装相应的传感器和相机系统。

这些系统可以帮助机器人检测物料的位置和状态，并进行相应的动作控制。

此外，为了增强机器人的操作能力，可以使用人机协作技术。

例如，可以在机器人周围设置安全防护装置，以确保工人和机器人之间的安全距离，并避免发生碰撞。

最后，为了确保工业机器人的运行稳定和安全，需要进行系统测试和培训。

在实际生产中，应该定期对机器人进行维护和保养，并及时处理可能出现的故障。

总的来说，工业机器人自动上下料的实施方案包括选购适用的机器人、设备配置和调试、安装传感器和相机系统、使用人机协作技术以及进行系统测试和培训等步骤。

通过实施这些方案，可以提高生产效率和减少人力成本，同时提升生产线的安全性和稳定性。

机器人给4台机床自动上下料解决方案1.解决方案概述该解决方案基于工业机器人和自动化系统，通过将工业机器人与机床连接，实现自动上下料的工作。

机器人负责将原料从储料区搬运到机床上，并将成品从机床上取出并放置到成品区，完成整个生产过程的自动化。

2.机器人选择在选择机器人时，需要考虑以下因素：-承重能力：机器人需具备足够的承重能力来搬运原料和成品。

-灵活性：机器人需要具备良好的灵活性，能够适应不同尺寸、重量和形状的原料和成品。

-高速度：机器人需要具备高速度的运动能力，以提高生产效率。

-操作简单：机器人的操作界面需要简单易用，方便工人进行操作和维护。

3.机床适配为了实现自动上下料，机床需要进行适配。

主要包括以下步骤：-安装夹具：准备适用于机器人搬运的夹具，确保机器人可以准确地搬运和放置原料和成品。

-添加传感器：在机床上添加传感器，用于检测机器人的位置和状态，确保机器人的动作符合机床的要求。

4.系统集成为了实现机器人与机床的连接和协作，需要进行系统集成。

主要包括以下步骤：-机器人控制系统：将机器人与机床的控制系统连接，确保机器人能够按照预定的路径和动作进行操作。

-通信协议：建立机器人与机床之间的通信协议，实现二者之间的数据交换和信息传递。

-安全控制：确保机器人在工作过程中的安全性，如安装机器人的安全防护设备和传感器，设定机器人的工作边界和安全区域等。

5.作业流程自动上下料的作业流程通常包括以下步骤：-原料准备：工人将原料放置在机器人的储料区，并设定机器人的工作参数和路径。

-机器人搬运：机器人按照预定路径和动作，将原料从储料区搬运到机床上，并进行加工。

-机床加工：机床进行自动加工过程，完成对原料的加工。

-成品搬运：机器人将成品从机床上取出并放置到成品区。

-作业监控：监控整个作业过程，确保机器人和机床的正常运行。

6.优势和应用-提高生产效率：机器人的高速度和连续工作能力，可以大幅提高生产效率。

-减少人力成本：机器人的自动化操作可以减少对人工的依赖，降低人力成本。

设计（论文）学生开题报告
（1）A—工程实践型；B—理论研究型；C—科研装置研制型；D—计算机软件型；
E—综合应用型
（2）X—真实课题；Y—模拟课题；
（1）、（2）均要填，如AY、BX等。

2-2
毕业设计（论文）学生申请答辩表
学生签名：日期：毕业设计（论文）指导教师评审表
毕业设计（论文）评阅人评审表
毕业设计（论文）答辩表
毕业设计（论文）答辩记录表
毕业设计（论文）成绩评定总表
学生姓名：蔡炼专业班级：05gb机制1
毕业设计（论文）题目：数控机床上下料机械手设计
注：成绩评定由指导教师、评阅教师和答辩组分别给分(以百分记)，最后按“优(90--100)”、“良(80--89)”、“中(70--79)”、“及格(60--69)”、“不及格(60以下)”评定等级。

其中，指导教师评定成绩占40%，评阅人评定成绩占20%，答辩组评定成绩占40%。

机床上下料机器人介绍机床上下料机器人主要由机械结构、控制系统、传感器和视觉系统组成。

机械结构包括机器人臂、末端执行器和夹具等部件，用于实现机床上下料的动作。

控制系统主要包括运动控制和路径规划等模块，用于控制机器人的运动轨迹和动作。

传感器主要用于检测工件和机械臂等状态，以实现精确定位和操作。

视觉系统主要用于识别和定位工件，以及监视机器人的运动和操作。

机床上下料机器人的工作流程一般包括以下几个步骤：首先，机器人通过视觉系统识别工件的类型和位置；然后，机器人根据工件的位置和尺寸，选择适当的夹具进行固定；接下来，机器人根据设定的路径规划算法，将工件从料架上取下，并精确定位到机床上；在机床上加工完成后，机器人再次将工件取下，并将加工好的工件放置到指定的位置上。

整个过程中，机器人会实时监测和调整自己的位置和动作，以确保上下料过程的准确性和稳定性。

1.提高生产效率：机床上下料机器人能够快速、准确地完成上下料操作，避免了人工操作的延时和误差，从而提高了生产效率。

2.提高产品质量：机床上下料机器人具有高度的重复性和稳定性，可以保证每个工件的位置和姿态的一致性，提高产品的加工精度和一致性。

3.降低劳动强度：机床上下料机器人的使用可以大大减少人工操作的需求，降低了劳动强度，提高了操作环境的安全性。

4.增强生产的灵活性：机床上下料机器人具有灵活的操作模式和路径规划能力，可以根据不同的工件和加工要求，进行自适应的上下料操作，提高了生产的灵活性和适应性。

5.降低成本：机床上下料机器人的使用可以减少人工和人力成本，提高生产效率和产品质量，从而降低了生产成本。

机床上下料机器人在各行业的应用非常广泛，特别是在汽车、航空、机械制造等领域。

随着工业自动化的不断发展，机床上下料机器人将在未来发挥更加重要的作用，并成为工业生产的重要组成部分。

同时，机床上下料机器人的技术也在不断进步和创新，未来将会有更多的智能和高效的机床上下料机器人问世，为工业生产带来更大的便利和效益。

第二章加工设备自动化（课后习题）2-1.实现加工设备自动化的意义是什么？ （P30）答：加工设备生产率得到有效提高的主要途径之一是采取措施缩短其辅助时 间，加工设备工作过程自动化可以缩短辅助时间，改善公认的劳动条件和减轻工 人的劳动强度。

加工设备自动化是零件整个机械加工工艺过程自动化的基本问题 之一，是机械制造厂实现零件加工自动化的基础。

2-2.为什么说单台加工设备的自动化是实现零件自动化加工的基础？ （P30） 答：单台加工设备的自动化能较好地满足零件加工过程中某个或几个工序的加 工半自动化和自动化的需要，为多机床管理创造了条件，是建立自动化生产线和 过渡到全盘自动化的必要前提，是机械制造业更进一步向前发展的基础。

2-3.加工设备自动化包含的主要内容与实现的途径有哪些？ （P30）答：加工设备自动化主要是指实现了机床加工循环自动化和实现了辅助工作自 动化的加工设备。

其主要内容如下:匚自动装卸工件实现加工设备自动化的途径主要有以下几种:（1） 对半自动加工设备通过配置自动上下料装置以实现加工设备的完全自动化；（2） 对通用加工设备运用电气控制技、数控技术等进行自动化改造；（3） 根据家公家的特点和工艺要求设计制造专用的自动化加工设备，如组合机床等；（4） 采用数控加工设备，包括数控机床、加工中心等。

2-4.试分析一下生产率与加工设备自动化的关系？ （P32）答：生产率Q=K/（1+K*tf ），式中K ——理想的工艺生产率，K=1/tq ，tq —— 切削时间，tf ——空程辅助时间。

可知：tq 和tf 对机床生产的影响是相互制约 相互促进的。

当生产工艺发展到一定水平，即工艺生产率K 提高到一定程度时， 必须提高机床自动化程度，进一步减少空程辅助时间，促使生产率不断提高。

另 一方面，在相对落后的工艺基础上实现机床自动化，生产率的提高是有限的，为 了取得良好的效果，应当在先进的工艺基础上实现机床自动化。

工业机器人在制造业中的应用案例工业机器人是指可以自动执行工业任务的机器人。

随着技术的不断发展，工业机器人已经成为现代制造业不可或缺的一部分。

本文将介绍几个工业机器人在制造业中的应用案例。

案例一：汽车生产线上的焊接机器人在汽车制造业中，焊接是一个关键的工艺。

传统的焊接工作需要由人工来完成，不仅费时费力，而且存在焊接质量不稳定的问题。

而引入工业机器人后，可以将焊接任务交由机器人完成。

机器人可以准确地控制焊枪，稳定地进行焊接操作，不仅提高了焊接质量，还可以减少人工成本。

案例二：电子产品组装中的装配机器人在电子产品制造业中，组装是一个重要的环节。

在传统的装配过程中，需要大量的人工参与，容易出现人为错误和装配不精准的情况。

而引入工业机器人后，可以将装配任务交由机器人来完成。

机器人可以根据预设的程序完成各个零部件的精准装配，并且可以通过视觉识别技术来检测装配过程中的错误，提高了产品的装配质量和生产效率。

案例三：食品加工中的分拣机器人在食品加工行业中，分拣是一个重要的环节。

传统的分拣工作需要大量的人力，工作效率低下，而且存在人为错误的可能。

而引入工业机器人后，可以使用机器人来进行食品的分拣工作。

机器人可以根据预设的程序和传感器的反馈信息，准确地分拣食品，并且可以根据需要进行分类和包装，大大提高了分拣的效率和准确性。

案例四：医药生产中的包装机器人在医药生产行业中，药品的包装是一个关键的环节。

传统的包装工作需要大量的人工参与，不仅费时费力，而且容易出现包装不严密的情况。

而引入工业机器人后，可以将包装任务交由机器人来完成。

机器人可以根据预设的程序进行药品的包装，可以进行自动的药品装袋、精确的封口和合适的贴标，提高了包装质量和生产效率。

综上所述，工业机器人在制造业中的应用案例多种多样。

通过引入工业机器人的技术，可以提高生产效率，降低成本，提高产品质量，实现人机协作，推动制造业的现代化发展。

工业机器人的应用将为制造业带来更多的机遇和挑战，需要不断推动技术的创新和发展。