从硬件选择、工业机器人与CNC数控机床接口定义等方面介绍两者集成步骤
随着两化融化技术的发展，工业机器人的应用领域也越来越广泛，其应用一般是以工作站的形式出现的。在机械加工领域，基本上是以工业机器人与cnc机床集成工作站或自动化生产线为主的。
那么在应用过程中，机器人和机床该如何结合呢，请看下面的文章！
本文从硬件的选择、工业机器人与cnc数控机床的接口定义等方面，介绍了两者集成的步骤，同时介绍了集成上下料工作站的种类与注意事项。
1. 硬件选择
（1）工业机器人上下料工作站的组成
典型的工业机器人数控机床上下料工作站系统如图1所示。主要的组成部分包括工业机器人、数控机床、工件、抓取手爪、周边设备及系统控制器等。
工业机器人与数控机床之间的通信方式根据各系统的不同，也有所区别。对于信号较少的系统，可以直接使用i／o信号线进行连接，至少要包括门控信号、装夹信号及加工完成信号等。对于信号较多的系统，可以使用现场总线、工业以太网等方式进行通信。
（2）上下料机器人的选择
本实例所介绍的数控机床加工工件为圆柱体，如图2所示，重量≤2kg，故机床上下料机器人可选用安川mh6机器人，如图3所示。机器人控制系统为安川dxl00。
选择工业机器人末端执行器应考虑夹取对象的形状与质量，本实例选择气动手爪，如图4所示，型号为hds-20y，控制手爪动作的电磁阀安装在mh6机器人本体上。若工件质量大，可选用液压手爪。
考虑到失电安全，失电后夹紧的工件不应掉落，故电磁阀采用双电控。末端执行器气动控制回路如图5所示。当yv1电磁阀线圈通电时，气动手爪收缩，夹紧工件；当yv2电磁阀线圈通电时，气动手爪松开，释放工件；当yv1、yv2电磁阀线圈都不通电时，气动手爪保持原来的状态。电磁阀不能同时通电。
（3）plc控制柜与安全防护装置的选择
plc控制柜用来安装断路器、plc、开关电源、中间继电器和变压器等元器件。plc选择omron公司nj301－1100控制器，上下料机器人的启动与停止、输送线的运行等均由其控制。
常用的安全防护如图6所示，有安全围栏与安全光栅。本工作站选用安全围栏。
2. cnc与机器人上下料工作站的接口
机器人上、下料时，需要与cnc进行信息交换、互相配合，才能有条不紊地工作。机器人上下料的工作流程如图7所示。
cnc与机器人上下料工作站plc之间信号的传递路径如图8所示。cnc机床plc与上下料工作站plc之间进行信息交换，机器人控制系统与上下料工作站plc之间进行信息交换。
cnc与机器人上下料工作站的接口信号如表1所示。上下料工作站plc向cnc机床plc发出指令，如“请求cnc开门”、“请求cnc关门”等，指令的执行由cnc机床plc来完成。
机器人上下料工作站plc的配置如表2所示，cnc与机器人上下料工作站的接口分配如表3所示。
3. cnc与机器人上下料工作站的接口电路设计
cnc机床plc的输出接口为源型输出，而nj plc的输入接口必须接为漏型，所以cnc机床plc的输出信号通过中间继电器进行过渡。cnc输出与nj输入接线图如图9所示。cnc输入与nj输出接线图如图10所示。
4. 注意事项
（1）如果缠屑不处理，将会导致装夹位置不准确，上下料困难等问题。面对此类问题，首先要建议客户改良工艺或车削刀具，有效断屑；此外还需增加吹气装置，每个工作节拍内吹气一次，减少切屑堆积。
（2）机床的定位主要靠定位销。一般情况下，定位销会比定位孔小一些，不会发生工件难以装入现象；但遇到间隙配合特别小的时候，首先要亲自操作一下，看工件与定位销之间的配合，再结合机器人精度做预判，以防后期机器人工作站调试时无法装夹到位，如图11所示。
（3）装夹到位问题，有部分工件，在卡盘内部有一个硬限位，工件在装夹时，必须紧靠硬限位，加工出的零件才算合格，遇此类情况，建议选用特制气缸，含推紧压板，可以有效达到目的。
（4）主轴准停问题，有的工件在装夹时认方向，主轴需有主轴定向功能，才可以实现机器人上下料。
（5）切屑堆积问题，有部分数控车床不含废料回收系统，此时在技术协议或方案中需注明，要客户根据实际情况，定期清理切屑。
（6）断刀是车床上下料中最头痛的问题，如没有断刀检测，只有通过定时抽检来判断此现象，如断刀现象频繁，建议研究该项目的可行性。
5. 结语
本文是以工业机器人与数控车床集成工作站的情况介绍的，对于工业机器人与数控铣床、加工中心等集成工作站同样具有借鉴作用，其步骤与注意事项是大同小异的。
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1. 硬件选择
（1）工业机器人上下料工作站的组成
典型的工业机器人数控机床上下料工作站系统如图1所示。主要的组成部分包括工业机器人、数控机床、工件、抓取手爪、周边设备及系统控制器等。
工业机器人与数控机床之间的通信方式根据各系统的不同，也有所区别。对于信号较少的系统，可以直接使用i／o信号线进行连接，至少要包括门控信号、装夹信号及加工完成信号等。对于信号较多的系统，可以使用现场总线、工业以太网等方式进行通信。
（2）上下料机器人的选择
本实例所介绍的数控机床加工工件为圆柱体，如图2所示，重量≤2kg，故机床上下料机器人可选用安川mh6机器人，如图3所示。机器人控制系统为安川dxl00。
选择工业机器人末端执行器应考虑夹取对象的形状与质量，本实例选择气动手爪，如图4所示，型号为hds-20y，控制手爪动作的电磁阀安装在mh6机器人本体上。若工件质量大，可选用液压手爪。
考虑到失电安全，失电后夹紧的工件不应掉落，故电磁阀采用双电控。末端执行器气动控制回路如图5所示。当yv1电磁阀线圈通电时，气动手爪收缩，夹紧工件；当yv2电磁阀线圈通电时，气动手爪松开，释放工件；当yv1、yv2电磁阀线圈都不通电时，气动手爪保持原来的状态。电磁阀不能同时通电。
（3）plc控制柜与安全防护装置的选择
plc控制柜用来安装断路器、plc、开关电源、中间继电器和变压器等元器件。plc选择omron公司nj301－1100控制器，上下料机器人的启动与停止、输送线的运行等均由其控制。
常用的安全防护如图6所示，有安全围栏与安全光栅。本工作站选用安全围栏。
2. cnc与机器人上下料工作站的接口
机器人上、下料时，需要与cnc进行信息交换、互相配合，才能有条不紊地工作。机器人上下料的工作流程如图7所示。
cnc与机器人上下料工作站plc之间信号的传递路径如图8所示。cnc机床plc与上下料工作站plc之间进行信息交换，机器人控制系统与上下料工作站plc之间进行信息交换。
cnc与机器人上下料工作站的接口信号如表1所示。上下料工作站plc向cnc机床plc发出指令，如“请求cnc开门”、“请求cnc关门”等，指令的执行由cnc机床plc来完成。
机器人上下料工作站plc的配置如表2所示，cnc与机器人上下料工作站的接口分配如表3所示。
3. cnc与机器人上下料工作站的接口电路设计
cnc机床plc的输出接口为源型输出，而nj plc的输入接口必须接为漏型，所以cnc机床plc的输出信号通过中间继电器进行过渡。cnc输出与nj输入接线图如图9所示。cnc输入与nj输出接线图如图10所示。
4. 注意事项
（1）如果缠屑不处理，将会导致装夹位置不准确，上下料困难等问题。面对此类问题，首先要建议客户改良工艺或车削刀具，有效断屑；此外还需增加吹气装置，每个工作节拍内吹气一次，减少切屑堆积。
（2）机床的定位主要靠定位销。一般情况下，定位销会比定位孔小一些，不会发生工件难以装入现象；但遇到间隙配合特别小的时候，首先要亲自操作一下，看工件与定位销之间的配合，再结合机器人精度做预判，以防后期机器人工作站调试时无法装夹到位，如图11所示。
（3）装夹到位问题，有部分工件，在卡盘内部有一个硬限位，工件在装夹时，必须紧靠硬限位，加工出的零件才算合格，遇此类情况，建议选用特制气缸，含推紧压板，可以有效达到目的。
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（5）切屑堆积问题，有部分数控车床不含废料回收系统，此时在技术协议或方案中需注明，要客户根据实际情况，定期清理切屑。
（6）断刀是车床上下料中最头痛的问题，如没有断刀检测，只有通过定时抽检来判断此现象，如断刀现象频繁，建议研究该项目的可行性。
5. 结语
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