為適應當今社會的發展需求，提高企業的生產效率，在車間現有工業機器人和數控車床的基礎上，設計研發一款自動上下料工作站。使用機器人為車床完成上下料，實現了生產過程中上料、加工、下料的自動化和無人化。文中給出了此款工作站的設備結構組成、電氣控制方式、以及詳細工作流程。運行結果表明：該設備結構簡單，便于調試，具有良好的實用價值和經濟效益。

自動上下料工作站的結構組成

如下圖所示，上下料工作站主要由數控車床、工業機器人、料倉三部分組成。

△ 整體布局圖

數控車床采用南京翼馬數控機床有限公司生產的CK0625，配置翼馬自主研發的數控系統EAMA3000i。車床采用液壓卡盤、氣動防護門。防護門上裝有2個感應開關，用于發出機床門關閉到位信號、機床門打開到位信號。

工業機器人采用ABB系列1410型號機器人，由機器人本體、控制柜和示教盒三部分通過電纜線連接而成。該機器人可在本機基礎上增加機械元件和電氣元件，通過指令編程實現相應的動作功能。根據這一特征，在機器人腕部配置兩個手爪，1號手爪用于抓取和放置毛坯，2號手爪用于抓取和放置成品。手爪的打開閉合由氣動閥控制，每個手爪上裝有2個感應開關，用于發出手爪夾緊到位信號、手爪松開到位信號。

料倉采用不銹鋼型材自主設計制造，傾斜放置，有助于圓柱形工件依靠自重整齊排列。機器人從供料倉取毛坯、向出料倉放成品。供料倉上配置兩個氣缸：上下運動氣缸用于頂出毛坯，左右運動氣缸用于固定毛坯。氣缸的運動由氣動閥控制，每個氣缸上裝有2個感應開關，用于發出運動到位信號。

自動上下料工作站的電氣控制

機床PLC輸入輸出點配置

根據動作控制要求，需要機床PLC輸入端子8個，輸出端子5個，具體見下表。

△ 機床PLC輸入輸出地址表

機器人I/O配置

根據動作控制要求，需要機器人PLC輸入端子11個，輸出端子8個。ABB1410提供標準I/O板DSQC652，包括16個數字輸入信號（X3、X4接口）和16個數字輸出信號（X1、X2接口）。在本工作站中，I/O配置情況見下表。

△機器人I/O地址表

數控機床與工業機器人通訊

為了保證自動上下料動作的實現，數控機床和工業機器人之間需要進行信號的交流。其中，機床送至機器人的信號見表1，機器人送至機床的信號見表2。

△機床送至機器人的信號

△機器人送至機床的信號

具體工作過程

通過動作流程的規劃、電氣原理圖的繪制與接線、機器人程序的編制與調試，機器人系統和數控系統之間的信號實現了相互連接及傳輸。工作站具體流程如下圖所示（以供料倉毛坯總數為6舉例）。

△ 工作站具體流程圖

總結

經過接線、編程及調試，該工作站實現了生產過程中上料、加工、下料的自動化和無人化，且滿足一系列技術要求。如機器人上料、下料動作準確到位，不會碰撞機床和料架；在斷電、斷氣等異常情況下，機器人手爪保持夾緊狀態，保證工件不會松開或脫落；機器人始終在運動范圍內移動，不會超程等。總之，該設備可減輕工人的勞動強度，提高車間的生產效率和自動化水平，為企業帶來良好的經濟效益，具有很好的推廣價值。