王慧東

摘要：針對(duì)微小企業(yè)采用機(jī)器人給數(shù)控機(jī)床上下料的需求，使用數(shù)控系統(tǒng)作為主控單元，利用FANUC數(shù)控系統(tǒng)及內(nèi)置的PMC將工業(yè)機(jī)器人上下料過(guò)程定義為宏程序，通過(guò)調(diào)用該宏程序?qū)崿F(xiàn)加工過(guò)程中機(jī)器人自動(dòng)上下料。該方案省去了自動(dòng)化生產(chǎn)單元的上位機(jī)，降低了成本，編程簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了操作過(guò)程，降低了對(duì)工人的技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;FANUC;宏程序

中圖分類(lèi)號(hào)：TG659;TP242? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）02-0053-02

0? 引言

為適應(yīng)產(chǎn)品的個(gè)性化需求，小批量的生產(chǎn)模式已成為主流。產(chǎn)品的頻繁更換，帶來(lái)大量的零件編程加工任務(wù)。再加上機(jī)器人上下料過(guò)程控制，使得整個(gè)程序的編制工作繁冗復(fù)雜，還得反復(fù)調(diào)試。這給企業(yè)的員工帶來(lái)不小的麻煩。如果能把機(jī)器人上下料過(guò)程定義為宏程序，在編制加工程序時(shí)，當(dāng)需要機(jī)器人上下料時(shí)，調(diào)用定義好的宏程序，就可以完成機(jī)器人自動(dòng)上下料。不同的產(chǎn)品，只需要修改機(jī)器人抓取的位置數(shù)據(jù)。這樣就可以簡(jiǎn)化機(jī)器人上下料編程操作過(guò)程，降低了對(duì)工人的技術(shù)要求，對(duì)機(jī)器人的應(yīng)用推廣具有重要的意義。

1? 機(jī)器人柔性制造單元組成

該柔性制造單元由一臺(tái)數(shù)控車(chē)削中心、一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人、一套貨架、兩套氣動(dòng)抓手組成。為了實(shí)現(xiàn)防護(hù)門(mén)自動(dòng)開(kāi)關(guān)，加裝一套氣動(dòng)系統(tǒng)，控制防護(hù)門(mén)開(kāi)關(guān)。

2? 機(jī)器人上下料控制程序設(shè)計(jì)

在機(jī)器人上下料過(guò)程中，數(shù)控車(chē)削中心和機(jī)器人分別在各自的控制系統(tǒng)下工作，上下料信號(hào)在機(jī)器人、PMC、數(shù)控系統(tǒng)三者之間傳遞。要保證加工時(shí)機(jī)器人能夠即時(shí)響應(yīng)上下料請(qǐng)求，準(zhǔn)確無(wú)誤的完成上下料工作，必須要解決數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)器人之間的通信問(wèn)題。使用數(shù)控系統(tǒng)作為主控單元，可以解決這個(gè)問(wèn)題。數(shù)控系統(tǒng)除了可以執(zhí)行一般的編程指令外，還可以使用“接口輸入/輸出變量”進(jìn)行編程，用宏程序指令對(duì)這些變量進(jìn)行賦值、運(yùn)算等處理，在宏程序中“讀取”和“改變”系統(tǒng)的輸入、輸出狀態(tài)，從而可以實(shí)現(xiàn)車(chē)削中心與機(jī)器人的通信。

整個(gè)上下料過(guò)程的控制是由數(shù)控系統(tǒng)的上下料宏程序、PMC程序以及機(jī)器人程序相互配合來(lái)完成的。防護(hù)門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉以及卡盤(pán)的松開(kāi)和夾緊由PMC程序來(lái)控制;刀架的移動(dòng)由上下料宏程序完成;機(jī)器人抓取工件、上下料移動(dòng)是由機(jī)器人程序完成的。在最終的零件加工程序中，機(jī)器人上下料指令按照數(shù)控編程標(biāo)準(zhǔn)編制，使用M指令啟動(dòng)上下料宏程序。

2.1 宏程序設(shè)計(jì)

為了避免機(jī)器人手臂與刀架碰撞，刀架需要移動(dòng)到安全位置。在上下料宏程序中，刀架的移動(dòng)指令與普通零件程序中的軸移動(dòng)指令完全相同。對(duì)于機(jī)床的各種動(dòng)作，也是由該上下料宏程序向PMC程序發(fā)出自定義的輔助功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。上下料宏程序啟動(dòng)后，機(jī)器人上下料過(guò)程由該程序控制。

2.1.1 M代碼定義

2.1.2 接口信號(hào)定義（加入變量說(shuō)明）

機(jī)器人完成指定工作后，給予數(shù)控系統(tǒng)相應(yīng)的反饋信號(hào)。本宏程序使用三個(gè)輸入接口變量，#1013、#1014、#1015，通過(guò)讀取它們的狀態(tài)，可以在程序中直接獲得系統(tǒng)的外部輸入信號(hào)，從而可以接收機(jī)器人的反饋信號(hào)。

2.1.3 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定

想要在加工程序中通過(guò)M指令調(diào)用宏程序，可通過(guò)事先在參數(shù)No.6071～No.6079中設(shè)定一個(gè)用來(lái)調(diào)用宏指令的M代碼，即可調(diào)用宏程序。設(shè)定參數(shù)P6079=6，使用M6調(diào)用O9009宏程序。

2.1.4 上下料宏程序設(shè)計(jì)

O9009

N1 #1=#4003;? ? ? ?保存之前的模態(tài)信息

N2 M09;? ? ? ? ? ? 關(guān)閉冷卻液，避免將冷卻液噴濺到機(jī)器人上

N3 G90 G00X-5，Z-5;? ?刀架移動(dòng)到安全位置

N4 M51;? ? ? ? ? ?打開(kāi)防護(hù)門(mén)

N5 M53;? ? ? ? ? ?下料使能信號(hào)，發(fā)出下料請(qǐng)求，等待機(jī)器人下料

N6 IF[#1015 EQ 1]goto 8;機(jī)器人手抓夾緊已加工好的工件，則準(zhǔn)備松開(kāi)卡盤(pán)

N7 IF[#1015 NE 1]goto 6;機(jī)器人手抓未夾緊到位，則繼續(xù)等待。

N8 M71;? ? ? ? ? ?松開(kāi)液壓卡盤(pán)

N9 M54;? ? ? ? ? ?發(fā)出換料控制信號(hào)，將已加工好的工件取下，換上待加工工件

N10 IF[#1014 EQ 1]goto 12;機(jī)器人手抓夾持工件移動(dòng)到卡盤(pán)夾緊位置，則關(guān)閉卡盤(pán)

N11 IF[#1014 NE 1]goto 10;機(jī)器人手抓夾持工件未移動(dòng)到位，則繼續(xù)等待。

N12 M70;? ? ? ? ? 關(guān)閉液壓卡盤(pán)

N13 M55;? ? ? ? ? 發(fā)出機(jī)器人退出控制請(qǐng)求信號(hào)

N14 IF[#1013EQ 1]goto 16;機(jī)器人退出機(jī)床，則關(guān)閉防護(hù)門(mén)

N15 IF[#1013 NE 1]goto 1;機(jī)器人未退出機(jī)床，則繼續(xù)等待。

N16 M52;? ? ? ? ? 關(guān)閉防護(hù)門(mén)

N17 G#1;? ? ? ? ? 恢復(fù)模態(tài)

N18 M99;? ? ? ? ? 程序結(jié)束

2.2 PMC程序設(shè)計(jì)

2.2.1 輸入輸出信號(hào)定義

為了處理PMC程序方便，所有外部輸入/輸出信號(hào)用虛擬地址代替，具體應(yīng)用時(shí)根據(jù)機(jī)床實(shí)際輸入輸出地址分配。

2.2.2 M代碼譯碼程序

通過(guò)功能指令DECB進(jìn)行M50～M57指令譯碼，控制內(nèi)部繼電器線圈R7.1～R7，7。

2.2.3 防護(hù)門(mén)控制

防護(hù)門(mén)主要有手動(dòng)和自動(dòng)控制兩種方式。手動(dòng)控制采用按鈕控制，采用二分頻控制PMC程序。自動(dòng)控制采用M51（防護(hù)門(mén)）、M52（防護(hù)門(mén)）的M代碼控制。

2.2.4 上下料使能信號(hào)

2.2.5 機(jī)器人退出使能和機(jī)器人反饋信號(hào)采集

3? 結(jié)論

本文介紹了一種通過(guò)調(diào)用宏程序?qū)崿F(xiàn)零件加工過(guò)程中機(jī)器人自動(dòng)上下料的方法，并對(duì)上下料宏程序，PMC程序的編制過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)踐表明，該方法具有使用方便、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于機(jī)器人上下料系統(tǒng)。解決了機(jī)器人上下料的基本問(wèn)題。對(duì)機(jī)器人的應(yīng)用推廣具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭澤鈿，陳銀清，林文強(qiáng)，張火勇，邱勇.工業(yè)機(jī)器人上下料技術(shù)及數(shù)控車(chē)床加工技術(shù)組合應(yīng)用研究[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2013（7）：105-109.

[2]劉艷華，何高清，祖晅. 柔性車(chē)削中心上下料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2012（7）：96-102.

[3]王世鵬，解艷彩，閆雪峰.柔性制造單元上下料機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2011（6）：85-90.