機器人與數控機床結合起來是現在最為普便的機器人的應用，主要是為數控機床上下料。

如果要把機器人與數控機床配套起來主要看以下幾個方面:

1、要看數控機床加工的工件大小，工件的重量決定機器人的負載，這個好理解。

2、要看數控機床尺寸，機床的高度、寬度決定機器人選用什麼型號，比如說，工件毛坯重量5kg，本來選擇6kg負載臂展1400mm的機器人即可，但是機床高度太高，有可能機器人會出現夠不著的情況，這樣就應該適當加長或選擇大一個型號的機器人。

3、數控機床安裝的位置，數控機床的安裝一般是在一條軸線上並呈一定夾腳安裝，如果想實現自動化，就要考慮機床之間的位置，根據距離選擇機器人的臂展。

4、選擇好了機器人的型號以後，要根據機床說明書做好與機器人的io通訊，一般數控機床開門就會發出輸出訊號，這個訊號要與機器人io模組匹配，有的機器人和數控機床的廠家是不開放這些訊號的，需要與他們溝通一下，讓他們給開放介面。庫卡機器人的io模組是完全開發的。

5、要為機器人定製專用的工裝夾具，比如氣動手爪、上料機、振動盤、翻轉工裝等等，這部分工裝夾具是最考驗整合商的能力的，工裝夾具做得好，機器人的工作效率就高，整體流水線的執行就流暢，因此，在做工裝夾具時應特別注意其耐用性、可靠性及實用性，自己不能做最好請人來做，不可將就。

只要做好以上幾點，寫好程式，機器人的上下料的應用其實是最簡單的，沒有什麼難度的。希望幫到你。

近年來，機床行業市場規模整體萎縮、產能過剩等問題日益凸顯，機床工具產業正面臨和經受調整轉型的嚴峻考驗。自2011年起，機床企業的淨利潤紛紛開始下滑，直到2017年機床全行業虧損企業佔比仍達33.8%，當前中國機床行業上游成本加大、下游產品價格同步提升，使企業處於微利或虧損狀態，而企業適應市場中高階需求的能力也不足。

與此同時，隨著勞動力成本的上升以及企業智慧化的轉型，機器人市場卻備受追捧。

圖1 2012-2020年全球工業機器人銷售額及增長率

除傳統的焊接應用外，機器人在機床上下料、物料搬運碼垛、打磨、噴塗、裝配等領域也得到了廣泛應用。金屬成形機床是機床工具的重要組成部分，成形加工通常與高勞動強度、噪聲汙染、金屬粉塵等名詞聯絡在一起，高溫高溼甚至有汙染的作業環境使得這個崗位招人困難。工業機器人與成形機床整合，不僅可以解決企業用人問題，同時也能提高加工效率和安全性、提升加工精度，目前已成為大的發展趨勢。

那工業機器人和數控機床是怎麼配合工作的？又是需要哪些專用夾具是分別應用到機械手和數控機床上的？這裡以FANUC機器人為例。

1、電機外殼加工生產線上的配合應用

FANUC機器人在電機外殼加工生產線上的應用過程，採用機器人自動上下料技術及利用iRVision視覺系統，合理地規劃機器人運動軌跡，把工業機器人搬運技術及數控機床加工技術有機地組合起來，實現自動裝卸工件、自動碼放加工成品，實現產品的高精度、高效率和低成本加工。

自動加工生產線配置了兩臺FANUC Robot M－20iA搬運系統機器人，其中一臺機器人作為行走機器人R1，使用FANUC伺服電動機αiF12／3000控制，透過精密減速機、齒輪及齒條進行傳動，重複精度高，可以輕鬆適應機床在導軌兩側佈置的方案。

主要用於毛坯工件的抓取、機床上料、加工工序間工件抓取以及加工成品卸除並運送到傳輸帶上。

另一臺固定機器人R2結合FANUC獨有的智慧機器人技術（iRVision視覺功能），用於下料，在料筐裡碼放加工成品。

FANUC Robot M－20iA機器人各環節每一個結合處為一個關節點或座標系，其外形及各關節位置如下圖所示。

圖2

2、自動加工線裝置佈置

電機外殼自動加工生產線由上料輸送帶和下料輸送帶（分別配置iRVision視覺系統）、行走機器人R1（導軌式）、固定機器人R2、兩臺VM850立式加工中心、一臺CLX360數控車床、成品料筐和系統控制櫃等組成，各裝置佈置如下圖所示。

圖3

3、數控加工工藝

工件為電機外殼， 如下圖所示， 為大批次生產， 材料是ADC12鋁合金。加工內容包含端面銑削鑽孔、攻螺紋和內孔車削等內容。

圖4

零件加工工序內容分配如下：

（1）VM850立式加工中心1進行M4螺紋底孔鑽孔、M4螺紋攻螺紋及銑削外圓凸臺工序加工，如下圖所示。

圖5

（2）VM850加工中心2進行鑽6個φ 5.5mm的通孔、孔口倒角工序加工，如下圖所示。

圖6

（3）CLX360數控車床進行內孔及臺階孔、孔口倒角工序加工，如下圖所示。

圖7

此外， 還需要設計專用夾具， 加工中心夾具採用內夾方式，數控車床採用外夾方式。

4、機器人自動上下料動作設計

根據工件的外形特點設計機器人氣動手爪部件，包含氣動、感測器及機械部件等。工件加工工藝流程如下：

①毛坯工件擺放在上料傳送帶上。

②行走機器人R1複合手爪抓取毛坯工件，行走到加工中心位置，將工件安裝到加工中心的專用夾具上，如下圖所示。

圖8

圖9

④待加工中心2加工完成後，行走機器人R1取下工件到數控車床位置，將工件安裝到專用夾具上，如圖9所示。待工件加工完成後取下工件，機器人行走到工件翻轉檯位置，進行工件翻轉、交換，如下圖所示。

圖10

⑤工件在翻轉檯進行交換後，機器人R1把加工成品放置在下料傳送帶上，如圖11所示，由機器人R2進行工件下料、自動碼放在成品料筐中，如下圖所示。

圖11

至此， 結束一個完整的加工流程。各加工工序有相應的節拍，經過調整CNC加工程式以及機器人動作程式後，可實現數控機床加工與機器人上下料的完美組合。

5、專用夾具設計

依據三臺數控機床各自的加工工序任務，設計三套組合氣動夾具，介紹如下。

（1）立式加工中心1專用夾具：立式加工中心1進行鑽孔、攻，如下圖所示。

圖12

（2）立式加工中心2 專用夾具：立式加工中心2進行鑽6個φ 5.5mm的通孔、孔口倒角工序加工，設計以氣動三爪自定心卡盤夾緊工件，以兩個彈性V形塊定向的夾具，如下圖所示。

圖13

1．啟動卡盤 2．支承塊 3．彈性V形塊 4．特製卡爪

（3）數控車床專用夾具：數控車床進行內孔及臺階孔、孔口倒角工序加工，設計以一面兩銷定位工件、以氣動旋轉夾緊器夾緊方式的夾具。

6、機器人、P LC與數控機床的介面

為保證機器人與數控機床的安全配合，要建立機器人、PLC以及數控機床之間安全可靠的通訊連線。

在硬體方面，透過遮蔽電纜將三者之間相應的輸入與輸出點進行連線。軟體方面，透過機器人專用軟體、PLC介面，採集機床和機器人當前狀態，編寫相應的符合上下料邏輯的控制程式，最終達到數控機床與機器人的有效通訊。

重點需要處置緊急停止訊號、數控機床準備完成訊號、機器人手爪氣動訊號、數控機床夾具松夾訊號以及安全門訊號等，數控機床狀態監控畫面如下圖所示。

圖14

不僅是生產活動中，工業機器人代替人工在機床上進行兩個行業領域也在用各自的優勢互補。此外，中國機器人市場未來可預期的快速增長或也是上述機床行業紛紛涉足的關鍵原因之一。

機床是生產機器零部件的機器，簡單地說就是生產機器的機器。數控機床是機床的數字化和智慧化，主要透過數控裝置發出訊號，控制機床按圖紙的要求，根據形狀和尺寸，自動地將零件加工生產。數控機床較好地解決了複雜、精密、小批次、多品種的零件加工問題。說白了，就是機械零部件的生產從手工化，到機械化，再到數字化的應用過程。

而機器人是高精尖的高科技產品，核心或者關鍵零部件有絲毫的誤差都會影響機器人的運動和操作精度。很多核心零部件比如伺服電機、驅動器、控制器、減速器等都需要精確度高的機床來生產，包括轉盤、大臂、小臂、箱體、腕體等關鍵零部件也是靠機床完成得，即便人工和機械能生產出來，也很難確保產品的精確度。所以，只有確保關鍵技術和零部件的精確度，機器人應用和推廣才有技術和質量基礎。

隨著自動化的發展，工業4.0的提出，自動化，智慧化在機械行業廣泛應用。對於機加工行業，由於人工成本的增加，許多老闆也在加緊機器換人的謀劃，這讓工業機器人，自動線更加普及。對於流水線作業的零件，早已進行生產線升級，往全自動方向，無人車間方向發展。而對於機加工行業，由於一些限制，現階段全自動生產線還未普及，但是自動生產單元已經開始廣泛應用。由工業機器人和數控加工中心組成的自動化單元開始代替一部分人工，在生產中開始應用。而這一階段仍然需要人工干預和人的操作的協同。

現階段工業機器人和數控機床的組合應用主要體現在：

1.工業機器人自動上下料

  根據機床和零件的結構，來設計工業機器人的抓手，當零件在機床上加工完成後，將工件取下，並將新的未加工零件放到機床的夾具上。

這種結構對於機床夾具的定位部分和工業機器人的零度要求較高，否則容易放偏，導致事故。此外由於機器人的機構和剛性問題，此方案適合於質量較輕的零件。

2.工業機器人搬運

對於質量較大的零件，用工業機器人在不同機床間搬運零件。此類方案適合於機床線性排布，工業機器人在機床上方沿機床放置方向運動，此工業機器人類似於天車，但是機器人比天車剛性好，可以直接定位到機床夾具上，節省工件搬運時間。

3.工業機器人堆垛

對於規則形狀的零件，加工完成後，機器人將其從機床上取下後，可以直接進行整齊碼放，不僅方便現場零件管理，而且方便下一工序操作。

4.工業機器人小余量切削

對於小余量切削，可以將刀具放於工業機器人末端，使工業機器人充當主軸，對零件進行加工。此型別適合於空間上的曲線曲面小余量加工。

隨著工業機器人向更深更廣方向的發展以及機器人智慧化水平的提高，機器人的應用範圍還將不斷地擴大，工業機器人自動上下料機構作為數控機床輔助部件，越來越受到機床製造商和使用者的重視。

未來，隨著機器人效能，機床機構的發展，機器人和機床的結合會越來越緊密，而且其結合方式不僅侷限於工業機器人作為機床輔助部件，而且機器人可能作為機床主軸夾持刀具，或者機器人作為工作臺夾持工件，與機床組合。甚至雙機器人一方夾持刀具，一方夾持工件進行加工。

雖然不是這個行業的人！但是工業機器人這些年比較熱！其實我覺得就是數控機床的衍生品，他他根據人類某種需求開發出來的一種替代人的工作那種重複性的工作！