数控机床安装上下料机器人改造实例。
上下料机器人能满足快速/批量加工节奏、节约人工成本、提高生产效率等要求，成为越来越多工厂的理想选择。
在新兴工业时代，上下料机器人可以满足快速/批量加工节奏、节约人工成本、提高生产效率等要求，成为越来越多工厂的理想选择。上下料机器人系统效率高、稳定性高，结构简单，维护方便，能满足不同类型产品的生产。对于用户来说，可以快速调整产品结构，扩大产能，大大降低工业工人的劳动强度。
机器人特点
1.可实现圆盘、长轴、不规则形状、金属板等工件的自动上料/下料、工件翻转、工件转序等工作。
2.机械手采用独立的控制模块，不影响机床的运行。
3.刚性好，运行平稳，维护方便。
4.可选：独立仓库设计，仓库独立自动控制。
5.可选：独立流水线。
机器人分类
关节机器人。
1.机器人工作范围（旋转半径）：620mm-3503mm。
2.机器人负载能力：3kg-700kg。
3.机器人工作节拍：大于等于3秒。
4.定位精度：±0.1mm。
5.驱动形式：全伺服驱动。
6.手爪驱动：气动或电动，根据不同工件定制，自动换爪功能。
7.编程方法：示教编程、AS语言编程。
8.料仓/输送线:根据不同的工件定制。
直角坐标机器人。
1.机器人的工作范围。
水平行程：1000mm-20000mm。
垂直行程：200mm-3000mm。
工件旋转：±180度。
2.运行速度：
水平运动速度：3000mm/s。
垂直运动速度：1000mm/s。
3.定位精度：
水平运动重复精度：±0.1mm。
垂直运动重复精度：±0.1mm。
4.传动形式：
水平运动传动形式：同步带/齿轮齿条。
垂直运动传动形式：同步带/齿轮齿条/丝杆。
5.负荷重量：负荷1000kg。
6.运动控制系统：PLC/运动控制卡/CNC。
7.手爪驱动：气动/电动，根据不同的工件定制，自动换爪功能。
8.料仓/输送线:根据不同的工件定制。
以上两种形式的机器人都能很好地完成加工工件的装卸工作。它们都有自己的特点。关节机床装卸机器人工作效率高，动作节奏快，占地面积小，但成本投资相对较高。坐标机床装卸机器人工作效率高，占地面积相对较大。但成本投资要少得多。这两种形式的选择也取决于现场的过程和要求。
现代加工工艺要求高效、高质量。机床上下料机器人具有符合这个时代意义的特点，将引领这个时代加工工艺质量的飞跃。
为了提高工作效率，降低员工的劳动强度，南通机床公司的一个VM600加工中心安装了一个可以自动完成装卸工作的机器人。机器人装卸完毕后，关闭防护门，自动夹紧工件。加工完成后，工装放松，打开防护门，然后由机器人装卸。
1.硬件要求。
在这次改造中，我们增加了一个新的气动工具，可以实现自动夹紧，自动打开和关闭气动防护门，并通过PLC输入输出接口响应工作状态。为了实现动作的准确性和安全性，硬件配置有以下要求：
(1)气动工装，配有夹具夹紧和放松检测开关。
(2)气动防护门，配有开门及关门到位检测开关。
(3)控制工装和防护门动作的电磁阀为两位双电控电磁阀。
2.工作逻辑框图。
机床和机器人共同完成抓料。加工和卸料的控制过程如图1所示。
3.发现问题和改进。
(1)从图1可以看出，机床防护门的开启是在所有加工完成后，只有机床与机器人互动后才能发出关闭指令。通过实际测试，这两个时间总共约为4s。如果能巧妙利用切割前的准备时间和切割后的各轴复位时间，就能限度地减少这4s左右的非切割时间，从而达到我们的工作效率目标。
通过攻关，我们发现的解决办法是在加工过程结束时，机器人直接控制开门，当机器人完成进料工作时，机器人直接控制关门。变更后，整体加工时间缩短约3.5秒。
（2）考虑到机器人有时在维护或故障时无法工作，我们希望机床不能停止工作。为此，我们在机床侧安装了机器人模式和人工模式切换旋钮。当它处于人工模式时，机器人同时处于紧闭状态。此时，保护门的打开和关闭由机床控制。这样，防护门就会打开。关闭可以由机床或机器人控制（事实上，在正常情况下，如前面提到的人工模式，机器人处于紧闭状态，机器人不会打开。关闭指令），仅为安全考虑，控制机床防护门动作的电磁阀，其电气动作应设计为：当电磁阀通电时，动作完成后，电磁阀不能长期通电。
在电子控制设计中，需要注意的是，由于防护门的开关不仅要由机床控制，还要由机器人控制，控制命令要以收到门的开启和关闭到位信号结束，而安装在门上的门是开着的。门关到位检测开关只有一个。如何供机床和机器人使用？还要保证机床和机器人各自24VDCDC电源电路的独立性。我们设计了如图2~图4所示的控制电路。
(3)使用时还发现，机床在工装夹紧工件时，有时会出现误信号，机床和机器人完全不知道，继续进行加工，对工装或工具造成损坏。通过仔细观察，我们终于找到了原因——由于其他情况，机器人实际上并没有把待加工的工件放在工装上。机床执行工装夹紧命令时，工装上的夹紧缸在推动夹爪移动的过程中会发出瞬间工装夹紧到位的信号，使机床和机器人误以为工装夹紧动作已经完成。
后来，机床的PLC控制程序改为机床执行工装夹紧命令时，只有工装夹紧信号才能持续发出一段时间（如1s），才认为工装夹紧动作正常完成。