摘要 : 提出了將工業(yè)機器人與 FANUC 系統(tǒng)數(shù)控機床相結(jié)合，構(gòu)成基本的智能制造單元的設(shè)想。主要分析和研究工業(yè)機器人自動上、下料的工作過程，運用 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的宏程序完成上、下料程序的編制，提升數(shù)控機床的智能化水平。

關(guān)鍵詞  :FANUC 數(shù)控系統(tǒng) ; 機器人 ; 智能制造 ; 程序設(shè)計

1.序言

本文選用一臺 NBP-1000A 友嘉立式加工中心和一臺 ABB工業(yè)機器人，構(gòu)造成一個基本的智能制造單元，運用工業(yè)機器人完成工件的上料、下料及搬運工作。所有控制流程，在 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)通過編程來實現(xiàn)。

2.智能制造單元的基本組成

NBP-1000A 型加工中心是一臺三軸控制數(shù)控機床，采用 FANUC 0iMD 數(shù)控系統(tǒng)，配備機械手自動換刀裝置，盤式刀庫容量為 22 把。在加工中心工作臺上配置氣動精密平口鉗，用于工件的裝夾。選用型號為 IRB2400 的 ABB 工業(yè)機器人，其承重能力 10kg。機器人側(cè)配備有工件裝夾手爪，具有夾緊、松開、有無料檢測功能。料架上設(shè)有毛坯位和成品位兩個倉位，每個倉位設(shè)有傳感器和狀態(tài)指示燈，傳感器用于檢測該位置是否有工件，狀態(tài)指示燈分別用不同的顏色指示工作狀態(tài)。設(shè)備平面布置如圖 1 所示。

  3.程序設(shè)計

整個加工過程是由數(shù)控系統(tǒng)通過編寫程序來實現(xiàn)的。自動上、下料的全過程是由加工中心與機器人之間通過上、下料宏程序相互配合來完成的。上、下料動作，毛坯及成品的搬運都由機器人完成。平口鉗、機床門及機器人手爪動作都是由數(shù)控系統(tǒng) PMC 程序控制。平口鉗的裝料位置由加工中心 X、Y 軸，通過數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機床PMC 的 G 代碼實現(xiàn)信息交換。

3.1 工作流程

程序設(shè)計之前，首先要將各部件的工作流程弄清楚，才能設(shè)計出完好的程序。上料是由工業(yè)機器人從料架的毛坯位置搬運毛坯到數(shù)控機床中，加工前將毛坯裝到平口鉗中。加工完成后，將成品從平口鉗上卸下，送至料架成品位置。上料工作流程如圖 2 所示。

下料是由工業(yè)機器人將加工好的成品從數(shù)控機床上搬運到料架成品位置，下料工作流程如圖3 所示。

3.2 上、下料宏程序的編寫

（1）M 代碼定義上、下料各環(huán)節(jié)的控制采用輔助功能 M 指令來實現(xiàn)，M50、M51 通過宏程序來完成，M52~M57 各指令需要在數(shù)控系統(tǒng)中編寫相應(yīng)的 PMC 程序，M 指令設(shè)置見表 1。

（2）接口信號變量定義上、下料宏程序采用了接口信號變量，定義見表 2。接口輸入信號變量在宏程序中 “讀取” 系統(tǒng)輸入信號的狀態(tài)，從而在程序中直接獲得相應(yīng)的檢測信號，#1008~#1010 為接口輸入信號變量。接口輸出信號變量在宏程序中 “改變” 系統(tǒng)輸出信號狀 態(tài)，#1108~#1109 為 報 警 輸 出 信 號 變 量，#1110~#1113 輸出信號變量控制數(shù)控機床的執(zhí)行元件向機器人發(fā)出工作指令。

（3）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定 要通過 M50、M51 指令在數(shù)控程序中調(diào)用宏程序，必須對相關(guān)參數(shù)進行設(shè)定。設(shè)定 P1195=1，使用 M 代碼調(diào)用宏程序 ;設(shè)定 P6075=50，使用 M50 調(diào)用 O9005 宏程序 ; 設(shè)定 P6076=51，使用 M51 調(diào)用 O9006 宏程序。上料宏程序設(shè)計如下。

4. 結(jié)束語

通過對智能制造單元工業(yè)機器人自動上、下料工作過程的分析和研究，運用 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)編寫上、下料程序，不僅提升了數(shù)控機床的智能化水平，滿足了生產(chǎn)車間智能化制造的需求，而且減少了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。通過進一步研究，可以考慮將一臺工業(yè)機器人與多臺數(shù)控機床配合，實現(xiàn)自動上、下料功能，提高工業(yè)機器人的利用率，更大范圍地提升工廠的智能化生產(chǎn)水平。