基于 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的智能制造單元設(shè)計(jì)
2022-4-26 來源： 湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 作者：陸 雄
摘要 : 提出了將工業(yè)機(jī)器人與 FANUC 系統(tǒng)數(shù)控機(jī)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(jī)器人自動(dòng)上、下料的工作過程，運(yùn)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(jī)床的智能化水平。
關(guān)鍵詞 :FANUC 數(shù)控系統(tǒng) ; 機(jī)器人 ; 智能制造 ; 程序設(shè)計(jì)
1.序言
本文選用三一汽車起重機(jī)械有限公司現(xiàn)有的一臺(tái) NBP-1000A 友嘉立式加工中心和一臺(tái) ABB工業(yè)機(jī)器人，構(gòu)造成一個(gè)基本的智能制造單元，運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人完成工件的上料、下料及搬運(yùn)工作。所有控制流程，在 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)通過編程來實(shí)現(xiàn)。
2.智能制造單元的基本組成
NBP-1000A 型加工中心是一臺(tái)三軸控制數(shù)控機(jī)床，采用 FANUC 0iMD 數(shù)控系統(tǒng)，配備機(jī)械手自動(dòng)換刀裝置，盤式刀庫容量為 22 把。在加工中心工作臺(tái)上配置氣動(dòng)精密平口鉗，用于工件的裝夾。選用型號(hào)為 IRB2400 的 ABB 工業(yè)機(jī)器人，其承重能力 10kg。機(jī)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(gè)倉位，每個(gè)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(jì)
整個(gè)加工過程是由數(shù)控系統(tǒng)通過編寫程序來實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)上、下料的全過程是由加工中心與機(jī)器人之間通過上、下料宏程序相互配合來完成的。上、下料動(dòng)作，毛坯及成品的搬運(yùn)都由機(jī)器人完成。平口鉗、機(jī)床門及機(jī)器人手爪動(dòng)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(jī)床PMC 的 G 代碼實(shí)現(xiàn)信息交換。
3.1 工作流程
程序設(shè)計(jì)之前，首先要將各部件的工作流程弄清楚，才能設(shè)計(jì)出完好的程序。上料是由工業(yè)機(jī)器人從料架的毛坯位置搬運(yùn)毛坯到數(shù)控機(jī)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(jī)器人將加工好的成品從數(shù)控機(jī)床上搬運(yùn)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(shí)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(hào)變量定義上、下料宏程序采用了接口信號(hào)變量，定義見表 2。接口輸入信號(hào)變量在宏程序中 “讀取” 系統(tǒng)輸入信號(hào)的狀態(tài)，從而在程序中直接獲得相應(yīng)的檢測信號(hào)，#1008~#1010 為接口輸入信號(hào)變量。接口輸出信號(hào)變量在宏程序中 “改變” 系統(tǒng)輸出信號(hào)狀 態(tài)，#1108~#1109 為 報(bào) 警 輸 出 信 號(hào) 變 量，#1110~#1113 輸出信號(hào)變量控制數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行元件向機(jī)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(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)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(jì)如下。
4. 結(jié)束語
通過對(duì)智能制造單元工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)上、下料工作過程的分析和研究，運(yùn)用 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)編寫上、下料程序，不僅提升了數(shù)控機(jī)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(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。通過進(jìn)一步研究，可以考慮將一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人與多臺(tái)數(shù)控機(jī)床配合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上、下料功能，提高工業(yè)機(jī)器人的利用率，更大范圍地提升工廠的智能化生產(chǎn)水平。
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