作（zuò）為（wéi）全球*大雇主排行榜第十位的富士康，攜手阿（ā）裏14億布局機器人行業，*有新聞報道出3C機器人未來（lái）5年需求或達30萬台，可見機器人是未來發展趨勢（shì）。從*初的普銑到現在的數控銑床（數控加工中心），人們對加工精（jīng）度、批量化自（zì）動化生產提出了*高的要求，這就實現了數控加工中心和（hé）機器人的相（xiàng）結合，數控加工中心上下（xià）料機器人由（yóu）此誕生。
在用數控加工中心加工輪轂等大型零件時，負載可達幾十公斤重，其外形也大多（duō）是（shì）盤類件。這（zhè）類加工件數量大，機床（chuáng）幾乎要24小時運行。在歐美等發達國（guó）家早已（yǐ）采用機器手來自動上料和下料（liào），代替了人工。下麵就以一個盤類零件的加工為例，概括性（xìng）地介紹數（shù）控加工中心上下（xià）料（liào）機器人。
數控加工（gōng）中心上（shàng）下料機器人工（gōng）作原理
數控加工中心上下料機器人要根據加工零（líng）件的形（xíng）狀及加工工藝的（de）不同（tóng），來采（cǎi）用（yòng）不同的手爪抓取係統。而完成抓取（qǔ），搬運和取走過程的運動機（jī）構（gòu）就是（shì）大型（xíng）直角坐標機（jī）器人，它們通常就是一個水平（píng）運動軸（zhóu）（X軸）和上下運動軸（Z軸）。被加工零件形狀和重量不同所采用的手爪形狀及（jí）結構（gòu）也不同，手爪的類型及尺寸要根據具體的零件（jiàn）及加工工藝來定。
一、 機械結（jié）構
通常毛坯料和加工完的工件分別放置在數控加工（gōng）中（zhōng）心的一側或兩側。圖1中給出（chū）的（de）兩個例子是*常見（jiàn）的上下料和機床位置關係。
這裏Z軸，手爪係統和毛坯件的總重量通常是100到300公（gōng）斤。對於負載重量（liàng）小及抓取後不需（xū）轉動處理（下料時），Z軸就用單根的LM-A44結（jié）構。如果負載較重或及下料時負載還要被轉動，Z軸就用如圖2的雙根加（jiā）強型的LM-A88結構。LM-A44結構可以抓取（qǔ）60公斤（jīn）重負載，LM-A88可以抓取300公斤重負載。Z軸的有效行程從200mm到2000mm，可以（yǐ）滿足常見的數控加工中心上下料要求。
整體效果圖 Z軸LM-A88抓（zhuā）取軸
X軸的行程較長，小負載時采用一（yī）根PAS44BB或兩根PAS43BB結構。大負載時采用兩根PAS44BB結構或加強型PAS88BB結構。X軸的負載是指Z軸，手爪係統和毛坯件的總重量。X軸的負載從200公斤到800公斤，其（qí）標（biāo）準（zhǔn）的有效行程*長達5600mm。特殊要求X軸的負載可達3000公斤，其有效行程*長達12000mm。 通常情況（kuàng）下采用（yòng）一個X軸（zhóu），兩個Z軸結（jié）構，其中一個Z軸僅用於上料，另一個Z軸僅（jǐn）用於下料。這是Z軸可以是齒型帶傳動，而X軸要采用齒輪齒條傳動方式。
二、 傳動方式及運動參數
標（biāo）準型X軸和Z軸采用齒型帶傳動，其運行速（sù）度根據負（fù）載大小及行程*高可達（dá）5米/秒。但實際中（zhōng）我們常用（yòng）的運行速度是0.5~1米/秒, 小負載時達（dá）到2米/秒。
對於大負載或行程（chéng）超過6000mm時，通常采用齒輪齒條傳動（dòng）方式，這時運行速（sù）度低些。
采（cǎi）用齒型帶傳動時（shí）其高速運（yùn）行（háng）後重服定位精（jīng）度是0.05mm。采用精密性齒型帶傳動時其重服定位精度是（shì）0.02mm。這對機床上料來說精度足夠了。
要（yào）根據所加工工件的不同，來選擇合適（shì）的（de）手爪。根據負載及其轉動慣量、行（háng）程、運動速度（*大速度、加速度等）等來選（xuǎn）取合式型號的直（zhí）線運動單元（X軸和Z軸（zhóu））、所配驅動電機、減速機和數控係統等。針對用戶（hù）需求進行選型，每個環節都保證足夠高的安全係數，保證長期、高精度、高速、高效地工作（zuò）。
三 、動作描述
為了提高效率通常采用兩台機器人，一個用於上料（liào），一個用於下料。整個上下料過程主要由兩步完成（chéng），無論采用一個（gè）機械手（shǒu）還是采用兩個Z軸係統，其（qí）工作過程幾乎（hū）完全一樣：1 抓取毛坯及放到工作台卡盤上過程；2從工作台卡盤取下零件及放置到特定位置過程。下麵分（fèn）別加以簡單描述：
1、 抓取毛（máo）坯及放到工作台卡盤上過程：
毛坯料通常由鏈條式傳送帶運輸到指定的位置（zhì），由氣動或電動定位機構進行初步定（dìng）位，保證（zhèng）每（měi）次（cì）機（jī）器人（rén）從同一位置抓取零件。當X軸向右（yòu）運動到（dào）毛坯（pī）料前方時停止運動，Z軸向下運動使張開的手爪剛好（hǎo）能抓住毛坯件（jiàn）。這時閉合手爪抓住毛坯。然後Z向上運動到指定高（gāo）度（dù）後（不會發生（shēng）碰撞），X軸向左運（yùn）動到工（gōng）作（zuò）台卡盤（pán）正上方，然後Z軸向下運動把毛坯裝入卡盤（pán）或工裝內。然後卡盤夾緊，Z軸上升到超出機床防護罩上方，X軸再運動到毛坯上方或等待卡盤上方。
毛坯料通常由鏈條式傳送帶運輸到指定的位置（zhì），由氣動或電動定位機構進行初步定（dìng）位，保證（zhèng）每（měi）次（cì）機（jī）器人（rén）從同一位置抓取零件。當X軸向右（yòu）運動到（dào）毛坯（pī）料前方時停止運動，Z軸向下運動使張開的手爪剛好（hǎo）能抓住毛坯件（jiàn）。這時閉合手爪抓住毛坯。然後Z向上運動到指定高（gāo）度（dù）後（不會發生（shēng）碰撞），X軸向左運（yùn）動到工（gōng）作（zuò）台卡盤（pán）正上方，然後Z軸向下運動把毛坯裝入卡盤（pán）或工裝內。然後卡盤夾緊，Z軸上升到超出機床防護罩上方，X軸再運動到毛坯上方或等待卡盤上方。
2、 從工作台卡盤取下零件（jiàn）及放置到特定位置過程：
當X軸運動到卡盤的正上方後，Z軸向下運動使（shǐ）手爪剛好能抓住工件，然後給氣壓使手爪合並抓（zhuā）住工件，這時機械手的控製係統控製（zhì）液壓卡盤鬆（sōng）開（kāi），當控製係統得到（dào）卡盤（pán）鬆開信（xìn）號後，Z軸向上運動（dòng）到出來機（jī）床防護板，然後（hòu）X軸向左運動（取決於（yú）放下（xià）料的位置）把工件運（yùn）動（dòng）到放料位置正上方。這時Z軸下降到工件落（luò）到放料件上，在張開手爪及提升Z軸，從（cóng）而完成取料及放料過程。
當X軸運動到卡盤的正上方後，Z軸向下運動使（shǐ）手爪剛好能抓住工件，然後給氣壓使手爪合並抓（zhuā）住工件，這時機械手的控製係統控製（zhì）液壓卡盤鬆（sōng）開（kāi），當控製係統得到（dào）卡盤（pán）鬆開信（xìn）號後，Z軸向上運動（dòng）到出來機（jī）床防護板，然後（hòu）X軸向左運動（取決於（yú）放下（xià）料的位置）把工件運（yùn）動（dòng）到放料位置正上方。這時Z軸下降到工件落（luò）到放料件上，在張開手爪及提升Z軸，從（cóng）而完成取料及放料過程。
四、 控（kòng）製係統簡介
在上下料過（guò）程中要與機床（chuáng）工作台運動及卡盤張緊等（děng）精確協調，嚴格按信號流順序來控製上下料過程。在放下加工好的零件和取要加工的（de）新零件時（shí）也必須（xū）與（yǔ）其配套的設施精確同步協調。這裏的到位和離開等開（kāi）關信號要高質量高可靠，必須以安全為主（zhǔ），確保每個步驟能夠合理銜接，控製係統的信號撲捉速度要快。專業設計（jì）人員精通數控係統和數控機（jī）床（chuáng），步進電（diàn）機，伺服電機，氣動（dòng）手爪等相關產品，借鑒百格拉類似的機器人項目，可在短時間內對各個運（yùn）動節拍進行合理安排和設計，保證上下料機器人高效、協調、安全、長期可靠地工作。
以上僅簡單介紹為立式加工中心上下料原理性動作（zuò）過程，還有其它車（chē）床、磨（mó）床和衝床等設備設計（jì）了上下料機器人。
五（wǔ）、 結束語
在德國幾乎（hū）所有批量加工都采用機器人自動上下料。但根據要加工工件的幾何形狀，加工工藝和工作節拍不同，所采（cǎi）取的手爪和機器（qì）人的型號也有所區別。如加工工件不同或加工工件時間較（jiào）長，可（kě）選用不同的手爪結構，用單台機器（qì）人對多台機床進（jìn）行上下料，或是多台機（jī）器人（rén）聯機上下料實現自動（dòng）化。
