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摘要：近年来，工业机器人已经逐渐的取代了各种特种机械产品，并承担上下料的工作和工业机器人的应用，优点也比较突出，例如定位精度高，可靠性高，生产灵活，自动化程度高等等。它与传统的人工上下料方案相比，可以整体提高产品的质量以及生产的效率。与专用的机床相比，则具有生产灵活、投资小的特点。机器人智能自动装卸系统机器人自动上下料系统的使用都可以整体提高生产的水平，并且在生产能力方面具有质的飞跃。所以我们可以了解到，以机器人作为基础的数控机床，自动上下料应用系统也具有巨大的发展前景。
Abstract： In recent years， industrial robots have gradually replaced a variety of special mechanical products， and undertake the loading and unloading work and the application of industrial robots， the advantages are also more prominent， such as high positioning accuracy， high reliability， flexible production， high degree of automation and so on. Compared with the traditional manual loading and unloading scheme， it can improve the overall quality of products and the efficiency of production. Compared with the special machine tool， it has the characteristics of flexible production and small investment. Robot intelligent automatic loading and unloading system robot automatic loading and unloading system can be used to improve the overall level of production， and in the production capacity has a qualitative leap. Therefore， we can understand that the robot as the basis of CNC machine tools， automatic loading and unloading application system also has a huge development prospect.
关键词：智能制造;数控机床;工业机器人;物流周转;自动上下料
Key words： intelligent manufacturing;CNC machine tools;industrial robot;logistics turnover;automatic loading and unloading
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）20-0081-02
0 引言
在国民经济快速发展的背景之下，数控机床的整体生产力水平以及生产的能力都有了明显的提高，而工业机器人的出现也促进了我国生产力水平的提升。所以我们可以认为机器人数控机床的自动化运用具有很大的发展前景。那么本次课题针对机器人数控机床的相关内容进行研究时，重点放在自动上下料应用系统的设计工作上，通过分析其应用价值工艺分析、工作原理、系统设计等多个方面的内容，整体提高人们对于机器人数控机床的了解，从而为其推广奠定真实的基础。
1 机器人的数控机床自动上下料应用的价值分析
在信息化技术以及工业化技术不断融合的背景下，智能制造行業的发展速度变得越来越快，以机器人作为核心及代表的智能产业，发展速度非常快，它甚至已经成为了衡量一个国家现代化程度的重要标准。从目前我们了解的情况来看，发达国家的工业机器人自动化生产已经进入到流水线的状态，甚至已经成为了自动化装备的主要发展方向。在新的产业革命以及全球竞争变得越来越激烈的背景下，机器人技术成为了极其核心的内容。我国制造行业的规模非常大，而且类型也很多，同时也具有攻击环境恶劣的情况，所以招工难度大，因此从该角度来看，市场上对于工业机器人具有很大的需求，工业机器人的应用领域也非常大。在我国工厂自动化水平不断提升的背景下，工业机器人的数控机床领域运用变得越来越广泛，以数控机床作为基础的工业机器人可以分为换刀机器人以及上下料机器人这两种类型。上下料机器人是以工业机器人作为基础替代操作工的一种方式，它可以自动完成加工中心，数控车床等加工的工件，同时也可以完成工件的自动抓取，上料，下料装卡和工件移位翻转等工作任务。该类型的机器也可以很好的节约员工成本，也可以整体提高产品的生产效率。但是要想实现机器人的自动上下料的工作任务，那么机器人就需要事先获取数控机床上下料的信息，经过系统的处理之后，就可以对控制的信号进行输出，机器人会以该信号作为基础完成相应的动作。如何将数控机床以及工业机器人之间的信息进行有效的传递以及转换是数控机床机器人自动上下料的关键。 2 机器人自动上下料主要工艺分析
本次课题研究的数控机床是一台以实现KUKA机器人服务的自动上下料系统。现场加工机床是韩国起亚公司型号为skte5lm的数控机床。被加工的元器件属于棒料，工业机器人需要从原料盘当中夹取，并且送到数控机床加工位当中，在卡盘自动夹紧之后按照已经上传的加工参数对原料进行加工工作，而在加工完成之后，机器人又将加工好的原件搬运到成品托盘当中。整个过程数控机床的液压卡盘的夹紧松开以及机床加工程序的启动，都需要对信号进行接收，并分析之后才可以进行操作。
3 系统组成及工作原理
数控机床自动上下料系统需要。对于各种不同类型的系统进行有效的集成保证系统的工作任务都可以有效的运行和此次课题研究的系统必须要有PLC控制柜机器人手抓机器人机做给料机，数控机床系统，工业机器人以及机械控制会作为基础，同时为了完成上下料的操作过程还需要安装材料，费料箱，安全围栏和安全门等多种设施，保证系统运行的安全性以及稳定性。工人需要先将处理加工的泵料放在给料台上，和PLC控制柜的触摸屏系统，就将相应的工艺参数快速的传输到系统的中心内容，确定每个操作程序都进入到工作状态之后，现场工作人员可以通过按下循环启动按钮的方式让控制系统进入到工作的状态。此时机床就会按照预定的程序进行每一个环节的处理操作，而且在处理完成之后，还会由机械尾座和尾座的工件配合刀塔进行切断工作。在工件被切断之后，整个机床又进入到原始的工作状态，所有的系统都会复位。当PLC控制机床门关闭之后，系统又会再次进入到工作的状态。如果机床当中所剩余的加工棒已经不足以进入到下一个工作状态，那么机器人就会将废弃的材料放入到废盒当中，将成品放入到材料成品的托盘当中。如果托盘已经呈现出满的状态，那么系统就会立即通知工人更换托盘。
4 柔性制造单元系统设计
4.1 机床组网方案设计 目前市面上最先进的数控机床网络系统是嵌入式以太网接口系统，它需要以数控系统制造商提供的相关服务软件作为基础，进行二次开发之后应用其底层的数据对调用函数进行深入的分析，并将其连接到局域网当中，从而对数控功能进行访问。再利用机床组网方案进行数控机床的控制工作时，需要保证系统能够对数控系统信息进行读取，并且实现远程控制和数据监控的目的。我们可以通过对机床有限单元网络修改的方式达到上文分析的目的，同时网络通信的使用也可以对数控机床的程序进行上传，以及下载甚至配置软件的安装也可以达到。在对配置软件安装结束之后，就可以进行数据采集，以及数控机床运行状态的监控。
4.2 工业六轴机器人集成 工业六轴机器人基层是将多种类型的系统整合在机器人系统当中，属于一种固定的工业机器人集成方案，它需要将车床型床 a区预警不太清晰及以及物料整合在一起和在这个过程当中需要安装三个剩下材料的工业机器人。可以将近几年的位置进行固定，发挥出工业机器人的智能功能，将其控制和定位的精准度进行整体提高，而且我们还需要在两个机床之间固定加载机器人，通过安装安全传感器的方式保证其上下料过程的准确性。而且通过安装传感器之后，可以在接近操作是通过减慢速度或者停止速度的方式，对其数据进行重新分析。上级可以以接受给料的指令，可以以通过机械手对托盘进行抓取的方式，将所有的材料投给机器工具。当然机械手在进入到机器之前，机床的我们会锁定机床并打开机床，机械手可以通过抓住卡盘上面的托盘，而此时托盘又被卡盘锁紧，那么机械手就可以松开之后抓取工具带到机械厂门关闭之后，机床就可以开启。当然这些过程都需要以数控机床的系统作为基础对其程序进行处理，接着才可以进入到加工的状态。
4.3 电气控制系统 因为整个控制系统都需要有相关工作人员对其控制的状态进行实时监控，所以在进行系统建设的过程当中，我们需要将关注点放在电气控制系统的内容上，其中人机界面是用于控制整个系统运行状态的重要组成部分，此时可以利用PLC控制器的方式对数据传输过程的现场数据进行实时或者非实时的分析。以该系统作为基础的数据分析工作，具有可维护性以及高度可靠性的特点。其中安全策略可以使用门开关的方式进行维护，它是机器人工作区域的安全保护的，第1道防线的同时也是可以实现人机服务器的重要措施，它不仅可以保证整个系统能够进入到安全运行的状态，同时也可以使得系统运行的效率得到整体的提升。使用这套设备可以将产品生产的质量，生产的稳定性进行整体提高，同时也节省了大量的人力和物力，将企业的自动化水平整体提升。
4.4 AGV集成及泊位设计 传统的AGV功能需要以磁条以及激光反射板作为基础，它只需要对环境进行扫描并且生成地图即可完成它的工作任务，它需要以PC软件作为基础，方便用户选择合适的路径，并且对复杂的编程进行保存。当然，AGV功能还具有自动避障和预防碰撞的功能，当电流测有障碍物时，传感器就会检测到该障碍物，并且通过计算获得相关数据之后绕过障碍物，并重新制定最佳的路径，不需要客户参与编程。为了保证智能机器人可以更好的对固定的位置进行掌握，并且准确的分析固定位置上的工件，并且将载体发送到泊位上，那么在机器人当中安装传感器是非常必要的，与此同时还可以通过安装定位锥的方式将具有定位功能的机器人用于上下料的工作中。泊位上的这个气缸可以确保工件的起落，而磁开关则可以对气缸运动的信号和位置进行反馈。
5 软件设计
在进行软件设计工作时，我们需要使用PLC程序开发的方式，以西门子可编程录取控制程序作为基础，对其软件的内容进行一系列的设计以及优化，可以使用梯形图逻辑功能框图以及语句表，编程的方式，对软件的内容进行优化。触摸屏界面设计时，使用威龙公司配置软件设计，它支持多种方式的促进形式以及网络方式。也可以使用U盘，USB线以及以太網等上传的方式，对屏幕程序进行下载。以此结合作为基础，选择加工部件对加工的数量进行设置，工作人员也可以在评估城市当中对加工的数量进行设置了解，在上机位对加工的任务进行有效的分配。
6 结束语
在快速发展的背景下，我国的工业发展速度也变得越来越快，不同类型的产品生产工作都是可融入新型科学技术以及数控机床技术，而这些新型技术的融入就可以整体提高产品生产的效率以及质量。最近这几年，油性机器人服务加工中心的加工生产线，自动化方式对逐渐推广开来，在多个不同的领域得到了广泛的应用，而企业的产品生产效率也可以得到明显的提升，甚至可以在降低人工成本的情况下，确保操作过程的安全性和提高生产的质量。本文主要针对数控机床自动上下料系统的相关内容进行探讨，通过分析其应用价值工艺工作原理和单元系统设计等多方面的内容，加强人们对于数控机床自动上下料的了解程度，并在一定程度上推广该技术的使用，使得国内的智能制造计划得到优化。
参考文献：
[1]陈为，袭著震，孔伟，李泽辰.一种数控车床自动上下料控制系统设计[J].电子测量技术，2020，43（19）：11-14.
[2]刘林山，李建永，郝铭.一种数控机床自动上下料桁架机器人控制系统设计与实现[J].制造业自动化，2019（9）.
[3]韩金利.数控机床自动上下料工作站实验装置的设计与开发[J].机械工程与自动化，2020（5）.
[4]郑东梅，王庆喜，延安.工业机器人在数控机床自动上下料系统中的应用[J].粘接，2019，040（011）：190-192.
Abstract： In recent years， industrial robots have gradually replaced a variety of special mechanical products， and undertake the loading and unloading work and the application of industrial robots， the advantages are also more prominent， such as high positioning accuracy， high reliability， flexible production， high degree of automation and so on. Compared with the traditional manual loading and unloading scheme， it can improve the overall quality of products and the efficiency of production. Compared with the special machine tool， it has the characteristics of flexible production and small investment. Robot intelligent automatic loading and unloading system robot automatic loading and unloading system can be used to improve the overall level of production， and in the production capacity has a qualitative leap. Therefore， we can understand that the robot as the basis of CNC machine tools， automatic loading and unloading application system also has a huge development prospect.
关键词：智能制造;数控机床;工业机器人;物流周转;自动上下料
Key words： intelligent manufacturing;CNC machine tools;industrial robot;logistics turnover;automatic loading and unloading
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）20-0081-02
0 引言
在国民经济快速发展的背景之下，数控机床的整体生产力水平以及生产的能力都有了明显的提高，而工业机器人的出现也促进了我国生产力水平的提升。所以我们可以认为机器人数控机床的自动化运用具有很大的发展前景。那么本次课题针对机器人数控机床的相关内容进行研究时，重点放在自动上下料应用系统的设计工作上，通过分析其应用价值工艺分析、工作原理、系统设计等多个方面的内容，整体提高人们对于机器人数控机床的了解，从而为其推广奠定真实的基础。
1 机器人的数控机床自动上下料应用的价值分析
在信息化技术以及工业化技术不断融合的背景下，智能制造行業的发展速度变得越来越快，以机器人作为核心及代表的智能产业，发展速度非常快，它甚至已经成为了衡量一个国家现代化程度的重要标准。从目前我们了解的情况来看，发达国家的工业机器人自动化生产已经进入到流水线的状态，甚至已经成为了自动化装备的主要发展方向。在新的产业革命以及全球竞争变得越来越激烈的背景下，机器人技术成为了极其核心的内容。我国制造行业的规模非常大，而且类型也很多，同时也具有攻击环境恶劣的情况，所以招工难度大，因此从该角度来看，市场上对于工业机器人具有很大的需求，工业机器人的应用领域也非常大。在我国工厂自动化水平不断提升的背景下，工业机器人的数控机床领域运用变得越来越广泛，以数控机床作为基础的工业机器人可以分为换刀机器人以及上下料机器人这两种类型。上下料机器人是以工业机器人作为基础替代操作工的一种方式，它可以自动完成加工中心，数控车床等加工的工件，同时也可以完成工件的自动抓取，上料，下料装卡和工件移位翻转等工作任务。该类型的机器也可以很好的节约员工成本，也可以整体提高产品的生产效率。但是要想实现机器人的自动上下料的工作任务，那么机器人就需要事先获取数控机床上下料的信息，经过系统的处理之后，就可以对控制的信号进行输出，机器人会以该信号作为基础完成相应的动作。如何将数控机床以及工业机器人之间的信息进行有效的传递以及转换是数控机床机器人自动上下料的关键。 2 机器人自动上下料主要工艺分析
本次课题研究的数控机床是一台以实现KUKA机器人服务的自动上下料系统。现场加工机床是韩国起亚公司型号为skte5lm的数控机床。被加工的元器件属于棒料，工业机器人需要从原料盘当中夹取，并且送到数控机床加工位当中，在卡盘自动夹紧之后按照已经上传的加工参数对原料进行加工工作，而在加工完成之后，机器人又将加工好的原件搬运到成品托盘当中。整个过程数控机床的液压卡盘的夹紧松开以及机床加工程序的启动，都需要对信号进行接收，并分析之后才可以进行操作。
3 系统组成及工作原理
数控机床自动上下料系统需要。对于各种不同类型的系统进行有效的集成保证系统的工作任务都可以有效的运行和此次课题研究的系统必须要有PLC控制柜机器人手抓机器人机做给料机，数控机床系统，工业机器人以及机械控制会作为基础，同时为了完成上下料的操作过程还需要安装材料，费料箱，安全围栏和安全门等多种设施，保证系统运行的安全性以及稳定性。工人需要先将处理加工的泵料放在给料台上，和PLC控制柜的触摸屏系统，就将相应的工艺参数快速的传输到系统的中心内容，确定每个操作程序都进入到工作状态之后，现场工作人员可以通过按下循环启动按钮的方式让控制系统进入到工作的状态。此时机床就会按照预定的程序进行每一个环节的处理操作，而且在处理完成之后，还会由机械尾座和尾座的工件配合刀塔进行切断工作。在工件被切断之后，整个机床又进入到原始的工作状态，所有的系统都会复位。当PLC控制机床门关闭之后，系统又会再次进入到工作的状态。如果机床当中所剩余的加工棒已经不足以进入到下一个工作状态，那么机器人就会将废弃的材料放入到废盒当中，将成品放入到材料成品的托盘当中。如果托盘已经呈现出满的状态，那么系统就会立即通知工人更换托盘。
4 柔性制造单元系统设计
4.1 机床组网方案设计 目前市面上最先进的数控机床网络系统是嵌入式以太网接口系统，它需要以数控系统制造商提供的相关服务软件作为基础，进行二次开发之后应用其底层的数据对调用函数进行深入的分析，并将其连接到局域网当中，从而对数控功能进行访问。再利用机床组网方案进行数控机床的控制工作时，需要保证系统能够对数控系统信息进行读取，并且实现远程控制和数据监控的目的。我们可以通过对机床有限单元网络修改的方式达到上文分析的目的，同时网络通信的使用也可以对数控机床的程序进行上传，以及下载甚至配置软件的安装也可以达到。在对配置软件安装结束之后，就可以进行数据采集，以及数控机床运行状态的监控。
4.2 工业六轴机器人集成 工业六轴机器人基层是将多种类型的系统整合在机器人系统当中，属于一种固定的工业机器人集成方案，它需要将车床型床 a区预警不太清晰及以及物料整合在一起和在这个过程当中需要安装三个剩下材料的工业机器人。可以将近几年的位置进行固定，发挥出工业机器人的智能功能，将其控制和定位的精准度进行整体提高，而且我们还需要在两个机床之间固定加载机器人，通过安装安全传感器的方式保证其上下料过程的准确性。而且通过安装传感器之后，可以在接近操作是通过减慢速度或者停止速度的方式，对其数据进行重新分析。上级可以以接受给料的指令，可以以通过机械手对托盘进行抓取的方式，将所有的材料投给机器工具。当然机械手在进入到机器之前，机床的我们会锁定机床并打开机床，机械手可以通过抓住卡盘上面的托盘，而此时托盘又被卡盘锁紧，那么机械手就可以松开之后抓取工具带到机械厂门关闭之后，机床就可以开启。当然这些过程都需要以数控机床的系统作为基础对其程序进行处理，接着才可以进入到加工的状态。
4.3 电气控制系统 因为整个控制系统都需要有相关工作人员对其控制的状态进行实时监控，所以在进行系统建设的过程当中，我们需要将关注点放在电气控制系统的内容上，其中人机界面是用于控制整个系统运行状态的重要组成部分，此时可以利用PLC控制器的方式对数据传输过程的现场数据进行实时或者非实时的分析。以该系统作为基础的数据分析工作，具有可维护性以及高度可靠性的特点。其中安全策略可以使用门开关的方式进行维护，它是机器人工作区域的安全保护的，第1道防线的同时也是可以实现人机服务器的重要措施，它不仅可以保证整个系统能够进入到安全运行的状态，同时也可以使得系统运行的效率得到整体的提升。使用这套设备可以将产品生产的质量，生产的稳定性进行整体提高，同时也节省了大量的人力和物力，将企业的自动化水平整体提升。
4.4 AGV集成及泊位设计 传统的AGV功能需要以磁条以及激光反射板作为基础，它只需要对环境进行扫描并且生成地图即可完成它的工作任务，它需要以PC软件作为基础，方便用户选择合适的路径，并且对复杂的编程进行保存。当然，AGV功能还具有自动避障和预防碰撞的功能，当电流测有障碍物时，传感器就会检测到该障碍物，并且通过计算获得相关数据之后绕过障碍物，并重新制定最佳的路径，不需要客户参与编程。为了保证智能机器人可以更好的对固定的位置进行掌握，并且准确的分析固定位置上的工件，并且将载体发送到泊位上，那么在机器人当中安装传感器是非常必要的，与此同时还可以通过安装定位锥的方式将具有定位功能的机器人用于上下料的工作中。泊位上的这个气缸可以确保工件的起落，而磁开关则可以对气缸运动的信号和位置进行反馈。
5 软件设计
在进行软件设计工作时，我们需要使用PLC程序开发的方式，以西门子可编程录取控制程序作为基础，对其软件的内容进行一系列的设计以及优化，可以使用梯形图逻辑功能框图以及语句表，编程的方式，对软件的内容进行优化。触摸屏界面设计时，使用威龙公司配置软件设计，它支持多种方式的促进形式以及网络方式。也可以使用U盘，USB线以及以太網等上传的方式，对屏幕程序进行下载。以此结合作为基础，选择加工部件对加工的数量进行设置，工作人员也可以在评估城市当中对加工的数量进行设置了解，在上机位对加工的任务进行有效的分配。
6 结束语
在快速发展的背景下，我国的工业发展速度也变得越来越快，不同类型的产品生产工作都是可融入新型科学技术以及数控机床技术，而这些新型技术的融入就可以整体提高产品生产的效率以及质量。最近这几年，油性机器人服务加工中心的加工生产线，自动化方式对逐渐推广开来，在多个不同的领域得到了广泛的应用，而企业的产品生产效率也可以得到明显的提升，甚至可以在降低人工成本的情况下，确保操作过程的安全性和提高生产的质量。本文主要针对数控机床自动上下料系统的相关内容进行探讨，通过分析其应用价值工艺工作原理和单元系统设计等多方面的内容，加强人们对于数控机床自动上下料的了解程度，并在一定程度上推广该技术的使用，使得国内的智能制造计划得到优化。
参考文献：
[1]陈为，袭著震，孔伟，李泽辰.一种数控车床自动上下料控制系统设计[J].电子测量技术，2020，43（19）：11-14.
[2]刘林山，李建永，郝铭.一种数控机床自动上下料桁架机器人控制系统设计与实现[J].制造业自动化，2019（9）.
[3]韩金利.数控机床自动上下料工作站实验装置的设计与开发[J].机械工程与自动化，2020（5）.
[4]郑东梅，王庆喜，延安.工业机器人在数控机床自动上下料系统中的应用[J].粘接，2019，040（011）：190-192.