FANUC機器人機床上下料模擬：數控銑床運動機構製作

概述

機床上下料是工業機器人非常常見的一種應用，這種應用往往出現在生產線上，機器人將輸送帶上傳送來的工件安裝到數控機床上，然後再把加工好的工件取下放置到輸送帶上，同時機器人還對數控機床進行間接的啟動、停止執行控制。

數控機床作為一種獨立的製造加工裝置，它的每一個運動機構都是由獨立的伺服電機或液壓裝置進行驅動。在ROBOGUIDE軟體中，對於這種獨立的數控加工裝置，它的運動機構也是透過一個一個的虛擬電機控制。但是，與真實的數控機床不同的是，在ROBOGUIDE軟體中，數控機床的控制系統只能是機器人，而現實中的數控機床是由自身的CNC系統單獨進行控制。

本期，以FANUC數控銑床為例介紹一下ROBOGUIDE軟體機床裝置運動機構的製作方法。

從模型庫新增數控銑床

由於FANUC廠商本身也是數控機床製造商，因此ROBOGUIDE軟體自身的模型庫中也集成了FANUC數控機床，可以直接匯入虛擬模擬環境中使用。

軟體“Cell”下拉選單中依次選擇“Add Machine”→“CAD Library”，在彈出的Image Librarian對話方塊中，選擇合適的數控銑床模型，本例程選擇為“CNCMachine1”。

在彈出的數控銑床屬性設定對話方塊中設定銑床在模擬環境中的佈局位置，設定完成後勾選“Lock All Location Values”，鎖定位置設定值。數控銑床模型在機器人生產線的模擬環境中的佈局效果如下圖所示。

匯入數控銑刀模型

ROBOGUIDE軟體模型庫中的數控機床只提供了數控銑床的本體模型，而沒有提供數控銑刀模型，因此需要模擬人員從外部匯入。

準備好數控銑刀模型，在匯入模擬環境之前，為了減少在模擬軟體中的座標資料轉換計算量，需要在機械設計軟體中修改銑刀的設計原點。修改原則是銑刀的端面與設計座標系的XY軸形成的平面重合，銑刀的中心軸與設計座標系的Z軸重合，然後將修改後的銑刀模型匯出為*。igs格式檔案。具體修改方法可以參考之前釋出的文章《ROBOGUIDE軟體：機器人氣動抓手運動機構製作》相關章節內容。

軟體左側的“Cell Browser”中展開新增的數控銑床模擬資源節點CNCMachining，然後在銑床垂直運動軸Z-Axis節點上右擊滑鼠，在彈出的快捷選單中依次選擇“Add Link”→“CAD File”，模型選擇對話方塊中選擇匯出的IGS格式銑刀模型檔案。

外部模型匯入ROBOGUIDE軟體之後，軟體會在模擬專案檔案目錄中自動生成*。CSB格式模型檔案。為了提高外部模型的相容性，降低模擬時對PC的資源佔用，外部模型第一次匯入完成後，通常會使用自動生成的*。CSB格式模型檔案替換原始模型檔案。在彈出的銑刀屬性對話方塊的“Link CAD”屬性標籤下重新匯入生成的*。CSB格式銑刀模型檔案。同時，在Location屬性區域中設定銑刀模型位置，使其安裝到銑床垂直運動軸上。

點選“General”屬性標籤，在Axis Origin屬性區域下調整銑刀驅動電機模型旋轉軸線與銑刀模型旋轉軸線重合，以保證驅動電機驅動銑刀旋轉時不發生偏心運動。

數控銑床運動機構製作

ROBOGUIDE軟體中所有裝置運動機構都是透過軟體系統指定的電機驅動的，運動機構製作本質上就是配置驅動電機的屬性引數，包括電機位置座標資料、運動屬性引數、控制訊號等。裝置的每個零部件由一臺單獨的電機驅動，對於數控銑床這種具備多個運動零部件的裝置，就需要對每一個零部件的驅動電機都進行屬性引數配置。

左側的“Cell Browser”中展開數控銑床模擬資源節點CNCMachining，然後雙擊銑床自動門Door，彈出自動門屬性配置對話方塊。

點選“Motion”屬性標籤，然後為自動門配置驅動電機的相關屬性引數，包括Motion Control、Axis Type、Speed、Inputs、Outputs，它們分別對應驅動電機的運動控制型別、運動軸型別、執行速度衡量型別以及執行持續時間、控制訊號、反饋訊號。自動門的驅動電機“Motion”屬性詳細配置引數如下圖所示。

數控銑床工作臺Table驅動電機“Motion”屬性詳細配置引數如下圖所示。

數控銑床橫向運動機構Y-Axis驅動電機“Motion”屬性詳細配置引數如下圖所示。

數控銑床縱向運動機構Z-Axis驅動電機“Motion”屬性詳細配置引數如下圖所示。

數控銑床銑刀運動機構Link1驅動電機“Motion”屬性詳細配置引數如下圖所示。可以看出在數控銑床眾多的運動機構中，只有銑刀屬於旋轉運動型別，其他的機構都是直線運動型別。

注：首次在“Motion”屬性標籤下配置完裝置的運動引數與控制訊號後，裝置的驅動電機模型會在軟體工作區自動顯示，模擬人員可以在“General”屬性標籤下取消選擇“Motor Visible”選項，然後點選“Apply”按鈕，電機模型即可隱藏。預設情況下，“Motor Visible”選項是不可見的。

機器人示教程式設計

按照數控銑床的執行流程，在機器人虛擬示教器中編寫數控銑床模擬執行控制程式。當然，由於是模擬執行，機床運動只是一個動畫元素而已。因此，編寫的控制程式只要能夠說明數控機床在執行即可，沒有必要把所有的執行動作都編寫出來。在真實的模擬專案中，一般也只是考察機器人與數控機床之間的可達性、干涉情況，以及數控機床執行時間在整體執行時間中的比重。

下圖是數控機床模擬執行控制程式的1~20行程式指令。

數控機床模擬執行控制程式的21~30行程式指令如下圖所示。

模擬執行

由於本案例中的數控銑床是在具有兩臺機器人的生產線中，而數控銑床是由一臺機器人獨立控制的，因此要想單獨對數控銑床進行模擬執行，就需要將另外一臺機器人模擬執行功能遮蔽。

“Test-Run”選單欄下選擇“Run Configuration”，或在“Cycle Start” 按鈕的下拉選單中選擇“Run Configuration”，彈出Run Configuration對話方塊。在不需要執行的機器人控制器後選擇“Bypassed”，只留下能夠控制數控銑床執行的機器人控制器為“Run”，這樣就可以把不需要模擬執行的機器人遮蔽掉。

選擇編寫的機器人程式，然後點選“Cycle Start” 按鈕，可以看到數控機床按照編寫的控制程式模擬執行，直到程式執行結束為止，執行效果如下所示。

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The End

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ROBOGUIDE軟體：機器人輸送帶上下料虛擬模擬操作方法