600 加工中心出于提高工效和降低員 工勞動強度的需要，加裝了一臺 能自動完成上、下料工作的機器 人。當(dāng)機器人完成上料后，防護 門關(guān)閉，工件自動裝夾，加工完 成后，工裝放松，防護門打開， 再由機器人卸料。

1. 硬件要求

此次改造中，我們新增了能 實現(xiàn)自動裝夾的氣動工裝，自動 打開和關(guān)閉的氣動防護門等，并 通過PLC輸入、輸出接口，與機 器人完成工作狀態(tài)的應(yīng)答。為了 實現(xiàn)動作的精確及安全，對硬件 的配置有如下要求：

(1)    氣動工裝，設(shè)有夾具夾 緊及放松到位檢測開關(guān)。

(2)    氣動防護門，設(shè)有開門 及關(guān)門到位檢測開關(guān)。

(3)    控制工裝及防護門動作 的電磁閥為兩位雙電控電磁閥。

2. 工作邏輯框圖

機床和機器人共同完成抓 料、加工和卸料的控制過程流程 如圖1所示。

3.  發(fā)現(xiàn)問題與改進

(1) 從圖1可以看出機床 防護門的打開是在全部加工結(jié)束

以后，防護門的關(guān)閉也要機床與 機器人交互應(yīng)答之后才能發(fā)出關(guān) 閉指令，通過實際測試，這兩項時間總計有4s左右，假如能巧妙 地利用好切削前的準(zhǔn)備時間和切 削后的各軸復(fù)位移動時間，就能 最大限度地壓縮這4s左右的非切 削時間，從而實現(xiàn)我們的工效目 標(biāo)。

通過攻關(guān)，我們發(fā)現(xiàn)最好 的解決辦法就是在加工過程快結(jié) 束時，由機器人直接控制開門， 又當(dāng)機器人完成上料工作后，再 由機器人直接控制關(guān)門。經(jīng)此改 動后，整體加工時間壓縮了約 3.5s。

(1)    考慮到機器人有時會存 在如保養(yǎng)或故障時無法工作的情 況，而我們又希望機床能夠不停 機、持續(xù)地加工產(chǎn)品，為此我們 在機床側(cè)加裝了一個“機器人模 式”與“人工模式”切換旋鈕， 當(dāng)處在“人工模式”時，就同時 將機器人置為緊停狀態(tài)，這時防 護門的開、閉由機床控制。這樣 一來，會出現(xiàn)防護門的開、閉既 可以由機床控制，也可由機器人 控制的情形（實際上，在正常情 況下，如前面所說當(dāng)處于“人工 模式”時，機器人被置為緊停狀 態(tài)，機器人是不會發(fā)出開、閉門 指令的），僅出于安全上考慮， 控制機床防護門動作的電磁閥， 其電氣動作應(yīng)設(shè)計成：當(dāng)電磁閥 得電時執(zhí)行動作，當(dāng)動作完成后 就失電，即不能讓電磁閥處于長 期通電的狀態(tài)。

在進行電控設(shè)計時，有必要 說明一點，由于防護門的開合既 要由機床來控制，又要由機器人 來控制，且控制命令要以收到門 開、門關(guān)到位信號來結(jié)束，而裝 在門上的門開、門關(guān)到位檢測開 關(guān)各只有一個，如何供機床和機
器人兩個控制單元使用，并且還 要保證機床和機器人各自24VDC 直流電源供電電路的獨立性？我 們設(shè)計了如圖2 ~圖4所示的控制 電路。

機床上的PLC邏輯如圖5所示。

(2)    在使用時還發(fā)現(xiàn)當(dāng)機 床在執(zhí)行工裝夾緊工件工作有時 會出現(xiàn)誤信號，而機床和機器人全然不知，繼續(xù)執(zhí)行加工，從而 造成對工裝或刀具的損壞。我們 通過仔細(xì)觀察，最終找到了原 因一一由于其他狀況的出現(xiàn)，機 器人實際上沒有把待加工的工件 放置在工裝上，機床執(zhí)行工裝夾 緊命令時，工裝上的夾緊缸在推 動夾爪移動的過程中，會發(fā)出一 個瞬間的工裝夾緊到位信號，讓 機床和機器人誤認(rèn)為工裝夾緊動 作已經(jīng)完成。

后來將機床的PLC控制程序 改成了機床在執(zhí)行工裝夾緊命令 時，只有工裝夾緊信號能持續(xù)地 發(fā)出一段時間（如1s)，才認(rèn)為 工裝夾緊動作正常完成。