《上下料機(jī)器人工作站系統(tǒng)應(yīng)用》

上下料機(jī)器人工作站系統(tǒng)應(yīng)用

（FANUC模塊）

目錄

目錄...................................................................2

第一章上下料工作站系統(tǒng)安全教育..........................................5

一、認(rèn)識設(shè)備警告標(biāo)識....................................................5

1.警示標(biāo)識分類......................................................5

2.常見警示標(biāo)識......................................................5

二、設(shè)備操作安全規(guī)范....................................................8

1.注意事項(xiàng)..........................................................8

2.以下場合不可使用機(jī)器人............................................9

3.安全操作規(guī)程......................................................9

三、開機(jī)前安全檢查......................................................9

四、系統(tǒng)上電斷電步驟...................................................10

1.系統(tǒng)上電.........................................................10

2.系統(tǒng)斷電.........................................................10

五、緊急故障與急停.....................................................11

第二章FANUC工業(yè)機(jī)器人上下料工作站系統(tǒng)認(rèn)識.............................12

一、上下料工作站的工作任務(wù).............................................12

1.機(jī)床上下料簡介...................................................12

2.機(jī)床上下料機(jī)器人工作站的功能.....................................13

3.FANUC上下料機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn).........................................13

二、機(jī)床上下料工作站的分類.............................................14

1.按照加工機(jī)床分...................................................14

2.按照上下料機(jī)器人的種類分.........................................14

3.按照上下料機(jī)器人的安裝方式分.....................................15

三、FANUC機(jī)器人上下料工作站的組成.....................................17

1.上下料工作站系統(tǒng)一般組成.........................................17

2.適合機(jī)床上下料的FANUC機(jī)器人型號................................18

3.FANUC機(jī)器人控制柜的組成.........................................20

四、手動操作機(jī)器人上下料工作站運(yùn)行.....................................21

1.認(rèn)識FANUC機(jī)器人控制柜操作面板....................................21

2.認(rèn)識FANUC機(jī)器人TP(TeachPendant)控制器..........................21

3.點(diǎn)動操作FANUC機(jī)器人的條件......................................23

4.手動執(zhí)行程序.....................................................23

第三章FANUC工業(yè)機(jī)器人上下料工作站系統(tǒng)連接.............................24

一、上下料工作站系統(tǒng)整體電氣設(shè)計(jì).......................................24

1.電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).................................................24

二、CNC與機(jī)器人上下料工作站的硬件接口電路.............................24

三、CNC與FANUC機(jī)器人上下料工作站的通信..............................27

1.機(jī)器人上下料的工作流程...........................................27

2.機(jī)器人與CNC之間的信號傳送路徑..................................28

第四章FANUC工業(yè)機(jī)器人上下料工作站系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與調(diào)試...................29

一、設(shè)定FANUC機(jī)器人系統(tǒng)..............................................29

1.機(jī)器人坐標(biāo)系概念.................................................29

2.設(shè)定機(jī)器人坐標(biāo)系.................................................31

3.機(jī)器人坐標(biāo)系設(shè)定案例.............................................35

二、機(jī)器人應(yīng)用程序管理.................................................50

1.創(chuàng)建程序.........................................................50

2.選擇程序.........................................................52

3.刪除程序.........................................................52

4.復(fù)制程序.........................................................52

5.查看程序?qū)傩?....................................................53

三、FANUC機(jī)器人的運(yùn)動指令與非運(yùn)動指令.................................54

1.運(yùn)動指令.........................................................54

2.控制指令.........................................................57

3.簡單的機(jī)械手運(yùn)行程序.............................................57

四、編寫簡單上下料程序.................................................59

1.機(jī)器人編程基本操作...............................................59

2.修正程序位置點(diǎn)...................................................61

3.FANUC機(jī)器人上下料生產(chǎn)線動作流程.................................63

五、運(yùn)行機(jī)器人應(yīng)用程序.................................................65

1.程序的啟動方式...................................................65

2.中斷程序的執(zhí)行...................................................67

3.恢復(fù)程序的執(zhí)行....................................................72

六、FANUC機(jī)器人機(jī)器視覺的應(yīng)用.........................................73

第五章FANUC工業(yè)機(jī)器人上下料工作站系統(tǒng)維護(hù)與故障診斷...................74

一、FANUC機(jī)器人系統(tǒng)文件的備份.........................................74

1.系統(tǒng)文件備份和加載設(shè)備..........................................74

2.系統(tǒng)文件類型.....................................................74

3.系統(tǒng)文件的備份和加載.............................................75

二、數(shù)控機(jī)床、輸送線與工業(yè)機(jī)器人的日常維護(hù).............................85

1.數(shù)控機(jī)床的保養(yǎng)與日常維護(hù)........................................85

2.輸送線的保養(yǎng)與日常維護(hù)..........................................87

3.FANUC機(jī)器人的保養(yǎng)與日常維護(hù).....................................87

三、FANUC機(jī)器人上下料工作站常見故障及其診斷...........................90

1.系統(tǒng)故障分類....................................................90

2.系統(tǒng)常見故障.....................................................90

第一章上下料工作站系統(tǒng)安全教育

一'認(rèn)識設(shè)備警告標(biāo)識

在運(yùn)用機(jī)器人和外圍設(shè)備及其組合的機(jī)器人上下料工作站系統(tǒng)時(shí)，必須首先認(rèn)識了解設(shè)

備的警告標(biāo)識，并充分研究系統(tǒng)的安全預(yù)防措施。

1.警示標(biāo)識分類

WARNING

警告（WARNING）標(biāo)識適用于：如果錯誤操作，有可能導(dǎo)致操作者死亡。

CAUTION

注意（CAUTION）標(biāo)識適用于：如果錯誤操作，有可能導(dǎo)致操作者輕傷或損壞設(shè)備。

注釋

0NOTE

注釋（NOTE）標(biāo)識適用于：除警告和注意以外的其他補(bǔ)充說明。

2.常見警示標(biāo)識

瓜

A注意商溫

HighTemperature

局壓危險(xiǎn)??

危險(xiǎn)

ADanger

嚴(yán)禁入內(nèi)

QDoNotEnter

危險(xiǎn)A危險(xiǎn)

機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中切斷注意

請注意手莆嫡種人

注意注意

內(nèi)部IC身?壓部外加必馬尸不在iw＜的仁必寸-r-r于冬

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HIGHVOLTAGECAPACITORINSIDEHIGHVOLTAGECAPACITORINSIDE

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二、設(shè)備操作安全規(guī)范

1.注意事項(xiàng)

(1)FANUC機(jī)器人所有者、操作者必須對自己的安全負(fù)責(zé)。FANUC不對機(jī)器使用

的安全問題負(fù)責(zé)。FANUC提醒用戶在使用FANUC機(jī)器人時(shí)必須使用安全設(shè)備，必須遵守

安全條款。

(2)FANUC機(jī)器人程序的設(shè)計(jì)者、機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試者、安裝者必須熟悉

FANUC機(jī)器人的編程方式和系統(tǒng)應(yīng)用及安裝。

(3)FANUC機(jī)器人和其他設(shè)備有很大的不同，不同點(diǎn)在于機(jī)器人可以以很高的速度

移動很大的距離。

2.以下場合不可使用機(jī)器人

(1)燃燒的環(huán)境

(2)有爆炸可能的環(huán)境

(3)無線電干擾的環(huán)境

(4)水中或其他液體中

(5)運(yùn)送人或動物

(6)不可攀附

!FANUC公司不為錯誤使用的機(jī)器人負(fù)責(zé)。

3.安全操作規(guī)程

(1)示教和手動機(jī)器人

1)請不要帶者手套操作示教盤和操作盤。

2)在點(diǎn)動操作機(jī)器人時(shí)要采用較低的倍率速度以增加對機(jī)器人的控制機(jī)會。

3)在按下示教盤上的點(diǎn)動鍵之前要考慮到機(jī)器人的運(yùn)動趨勢。

4)要預(yù)先考慮好避讓機(jī)器人的運(yùn)動軌跡，并確認(rèn)該線路不受干涉。

5)機(jī)器人周圍區(qū)域必須清潔、無油，水及雜質(zhì)等。

(2)生產(chǎn)運(yùn)行

1)在開機(jī)運(yùn)行前，須知道機(jī)器人根據(jù)所編程序?qū)⒁獔?zhí)行的全部任務(wù)。

2)須知道所有會左右機(jī)器人移動的開關(guān)、傳感器和控制信號的位置和狀態(tài)。

3)必須知道機(jī)器人控制器和外圍控制設(shè)備上的緊急停止按鈕的位置，準(zhǔn)備在緊急情況

下按這些按鈕。

4)永遠(yuǎn)不要認(rèn)為機(jī)器人沒有移動其程序就已經(jīng)完成。因?yàn)檫@時(shí)機(jī)器人很有可能是在等

待讓它繼續(xù)移動的輸入信號。

三、開機(jī)前安全檢查

(1)事先確認(rèn)機(jī)器人動作范圍內(nèi)是否有人，有人時(shí)，切勿開機(jī)。

(2)開機(jī)前確保隨時(shí)可以按下急停按鈕。

(3)仔細(xì)檢查機(jī)器人和外圍設(shè)備是否有異常。

(4)在墻壁和器具旁作業(yè)時(shí)，事先檢查逃生路線，確保逃生通道。

(5)檢查機(jī)器人和所有外圍同步運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，查看是否存在干涉。

(6)檢查機(jī)器人是否受到油、水和塵埃污染。

四'系統(tǒng)上電斷電步驟

1.系統(tǒng)上電

(1)接通電源前，檢查工作區(qū)域包括機(jī)器人、控制器等。檢查所有的安全設(shè)備是否正

常。

(2)將操作者面板上的斷路器置于ON。

(3)將操作者面板上的電源開關(guān)置于ON。

◎◎

圖x-xFANUC機(jī)器人控制柜

2.系統(tǒng)斷電

(1)通過操作者面板上的暫停按鈕停止機(jī)器人。

(2)將操作者面板上的電源開關(guān)置于OFF。

(3)操作者面板上的斷路器置于OFF。

注意：如果有外部設(shè)備諸如打印機(jī)、軟盤驅(qū)動器、視覺系統(tǒng)等和機(jī)器人相連，在斷電前,

要首先將這些外部設(shè)備關(guān)掉，以免損壞。

五、緊急故障與急停

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，要調(diào)查在什么情況下發(fā)生故障：

①「何時(shí)」發(fā)生的故障？

?故障發(fā)生的日期及時(shí)刻？

?是否是運(yùn)行時(shí)發(fā)生的？（運(yùn)行多久發(fā)生的？）

?接通電源時(shí)發(fā)生的？

-是否在打雷、停電或?qū)﹄娫从懈蓴_時(shí)發(fā)生的？

發(fā)生了「幾次」故障？

?只出現(xiàn)過一次？

?多次出現(xiàn)？（發(fā)生的頻率，幾次/小時(shí)，幾次/日，幾次/月）

第二章FANUC工業(yè)機(jī)器人上下料工作站系統(tǒng)認(rèn)識

一、上下料工作站的工作任務(wù)

1.機(jī)床上下料簡介

機(jī)床上下料自動化是近幾年在國內(nèi)剛剛出現(xiàn)的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)。但在西方發(fā)達(dá)國家以及日

本和韓國，早在20年前，機(jī)床上下料自動化系統(tǒng)以自動上下料機(jī)械手（圖1）或6軸機(jī)器人形

式（圖2）廣泛應(yīng)用于各種類型的數(shù)控機(jī)床上。

圖1直角坐標(biāo)機(jī)械手型機(jī)床上下料生產(chǎn)線

圖26軸機(jī)器人型機(jī)床上下料生產(chǎn)線

上下料直角坐標(biāo)機(jī)械手或6軸機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)工件的自動抓取、上

料、下料、裝卡以及加工等所有的工藝過程，能夠極大地節(jié)約人工成本，提高生產(chǎn)效率，特

別適用于大批量、小型零部件的加工，如汽車變速箱齒輪、軸承套（座卜剎車盤以及金屬沖

壓結(jié)構(gòu)件等。

隨著人力成本的增加，目前很多用戶對智能制造和無人值守工廠有著越來越強(qiáng)烈的需

求，為了滿足用戶對未來數(shù)字工廠的需求，大力推動機(jī)床上下料自動化系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，

使之替代傳統(tǒng)的分離型機(jī)床加工制造系統(tǒng)，將能充分提高設(shè)備的可靠性以及自動化生產(chǎn)水

平.

機(jī)床自動生產(chǎn)線和自動化程度高的加工設(shè)備已經(jīng)成為今后制造工廠的一個(gè)發(fā)展趨勢。單

機(jī)自動化、整線自動化等自動上下料裝置用于加工工件的自動上料和下料、工件翻轉(zhuǎn)及工件

轉(zhuǎn)序等工作，能夠滿足快速、大批量加工節(jié)拍，節(jié)省人力成本，提高生產(chǎn)效率等要求，成為

越來越多的工廠的理想選擇。

2.機(jī)床上下料機(jī)器人工作站的功能

機(jī)床上下料機(jī)器人，可以替代人工實(shí)現(xiàn)自動生產(chǎn)線上的數(shù)控機(jī)床在加工過程中工件搬

運(yùn)、取件、裝卸等上下料作業(yè)，還能完成工件翻轉(zhuǎn)和工序轉(zhuǎn)換作業(yè)。

機(jī)床上下料機(jī)器人化后，能實(shí)現(xiàn)高柔性、高效率和高質(zhì)量的生產(chǎn)。（1）只要修改機(jī)器人

的程序和抓手夾具，新產(chǎn)品就可以迅速投產(chǎn)；（2）可以控制節(jié)拍，避免人為因素而降低工效,

機(jī)床利用率可以提升25%以上；（3）機(jī)器人控制系統(tǒng)規(guī)范了整個(gè)工件加工全過程中，從而

避免了人工的誤操作，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量.

3.FANUC上下料機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)

圖x-xFANUC機(jī)器人自動上下料機(jī)床加工單元

FANUC機(jī)器人擁有全套各類機(jī)器人，能為用戶提供完美的機(jī)床上下料解決方案。

FANUC機(jī)床上下料機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)包括：

更大的靈活性，從固定的自動化；

通過機(jī)器人視覺減少到最小的錯誤；

具有高速性能的最大化吞吐量；

超長的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間;

二、機(jī)床上下料工作站的分類

鎮(zhèn)銃類加工中心、數(shù)控車床、磨床等金屬切削機(jī)床，沖床、剪板機(jī)、折彎機(jī)等沖壓設(shè)備、

鑄造、鍛造等熱加工設(shè)備，均能采用上下料機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)機(jī)加工單元和生產(chǎn)線的自動化生產(chǎn)。

1.按照加工機(jī)床分

按照加工機(jī)床的不同，機(jī)床上下料工作站一般可以分為：

(1)數(shù)控車床上下料

機(jī)器人為數(shù)控車床車削加工盤類、棒類工件過程中的自動上下料。

(2)加工中心上下料

機(jī)器人為立式、臥式加工中心在鎮(zhèn)銃棱柱型工件過程中的自動上下料。

(3)數(shù)控沖床上下料

機(jī)器人自動完成沖床、剪板機(jī)、折彎機(jī)等機(jī)床設(shè)備在沖壓過程中的工件搬運(yùn)。

(4)鑄造鍛造上下料

機(jī)器人替代工人，在危險(xiǎn)、污染、噪音的極端環(huán)境下，完成給湯、工件搬運(yùn)等危重

工作。

2.按照上下料機(jī)器人的種類分

自動化上下料機(jī)器人可分為關(guān)節(jié)式機(jī)器人和直角坐標(biāo)式機(jī)器人。兩種形式的機(jī)器人都可

以很好的完成工業(yè)制造中工件的上下料工作，都有其自身的特點(diǎn)。關(guān)節(jié)式機(jī)床上下料機(jī)器人

工作效率高，動作節(jié)拍快，占地空間小，但是成本投入相對高一些。坐標(biāo)式機(jī)床上下料機(jī)器

人工作效率高，占地空間相對大一些。但是成本的投入要少很多。這兩種形式的選擇還要看

現(xiàn)場的工藝及要求來決定。

關(guān)節(jié)式上下料機(jī)器人直角坐標(biāo)式上下料機(jī)器人

3.按照上下料機(jī)器人的安裝方式分

自動化上下料機(jī)器人應(yīng)用于機(jī)床自動化方式大致有三種，分別為“地裝式機(jī)器人搬運(yùn)”

（島式加工單元）、“地裝行走軸機(jī)器人搬運(yùn)”（機(jī)床成直線布置）、“天吊行走軸機(jī)器人搬運(yùn)”

（機(jī)床成直線布置）。均可以通過長時(shí)間連續(xù)無人運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了制造成本的削減，以實(shí)現(xiàn)通過

機(jī)器人化實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量的穩(wěn)定。

一般的，多數(shù)機(jī)床上下料系統(tǒng)采用“地裝式機(jī)器人搬運(yùn)”，也稱“島式加工單元”，該系

統(tǒng)一般以FANUC六軸機(jī)器人為中心島，機(jī)床在其周圍作環(huán)狀布置，進(jìn)行設(shè)備件的工件轉(zhuǎn)送。

集高效生產(chǎn)、穩(wěn)定運(yùn)行、節(jié)約空間等優(yōu)勢于一體，適合于狹窄空間場合的作業(yè)，高剛性的手

臂和最先進(jìn)的伺服技術(shù)保證高速作業(yè)時(shí)運(yùn)動平穩(wěn)無振動。該系統(tǒng)可以利用iRVision2D視覺

可實(shí)現(xiàn)工件的快速識別與高速取放。

”地裝行走軸機(jī)器人搬運(yùn)”可以完成無人化、一體化、柔性化的機(jī)床上下料工作。通

過2D照相機(jī)來檢出，取出，再通過3D立體傳感器校正工件偏差。并利用一體機(jī)電腦實(shí)時(shí)

顯示視覺拍攝圖像。由于配置了地裝導(dǎo)軌來進(jìn)行設(shè)備件的工件轉(zhuǎn)送，運(yùn)行速度快，有效負(fù)載

大，有效地?cái)U(kuò)大了機(jī)器人的動作范圍，使得該系統(tǒng)具有高效的擴(kuò)展性。

帶行走軸的地裝機(jī)器人，擴(kuò)展機(jī)器人的動作范圍，完成設(shè)備間的工件轉(zhuǎn)運(yùn)。

【優(yōu)點(diǎn)】

?安裝簡單，施工時(shí)間短。

?機(jī)器人技術(shù)高度可靠，生產(chǎn)效率有保障。

?可以實(shí)現(xiàn)單爪抓取2個(gè)工件的動作。

?可以實(shí)現(xiàn)工件的翻轉(zhuǎn)放置。必須配置翻轉(zhuǎn)臺。

?車間建筑物高度要求低。

?可以使用FANUC機(jī)器人的各種先進(jìn)功能。

?編程操作簡單。

【缺點(diǎn)】

?使用地面空間，機(jī)床保養(yǎng)和夾具更換麻煩。

?機(jī)器人只能從側(cè)面進(jìn)入機(jī)床。

“天吊行走軸機(jī)器人搬運(yùn)”，具有普通機(jī)器人同樣的機(jī)械和控制系統(tǒng)，和地裝機(jī)器人擁

有同樣實(shí)現(xiàn)復(fù)雜動作的可能。區(qū)別于地裝式，其行走軸在機(jī)床上方，擁有節(jié)約地面空間的優(yōu)

點(diǎn)，且可以輕松適應(yīng)機(jī)床在導(dǎo)軌兩側(cè)布置的方案，縮短導(dǎo)軌的長度。和專機(jī)相比，不需要非

常高的車間空間，方便行車的安裝和運(yùn)行。

圖X-X天吊機(jī)器人上下料

自動化上下料機(jī)器人依據(jù)同時(shí)服務(wù)機(jī)床的多少還可分為單機(jī)床上下料機(jī)器人和多機(jī)床

上下料機(jī)器人，這主要取決于零件的加工工藝。一般來說，加工時(shí)間較短的零件都使用單機(jī)

床上下料機(jī)器人，加工時(shí)間較長的零件可以多臺機(jī)床使用一臺上下料機(jī)器人。使用機(jī)床上下

料機(jī)器人時(shí)一般都需要配置自動供料系統(tǒng)和成品儲存系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)工藝的編排不同，供料

和下料系統(tǒng)分為自動料倉系統(tǒng)和自動輸送線兩種形式。

用單臺機(jī)器人對多臺機(jī)床進(jìn)行上下料，或是多臺機(jī)器人聯(lián)機(jī)上下料實(shí)現(xiàn)自動化。

由安裝在地面和空中的兩臺機(jī)器人聯(lián)合完成機(jī)床自動上下料，架在空中的機(jī)器人，負(fù)責(zé)

取件、裝夾、卸件，另一臺安裝在地面的機(jī)器人，負(fù)責(zé)將加工好的工件搬運(yùn)送到物料倉內(nèi)。

圖X-X空中、地面機(jī)器人聯(lián)合上下料

上圖中的銃削加工單元由2臺立式加工中心組成，采用了兩臺FANUCM710iC機(jī)器人。

其中一臺倒掛安裝在加工中心上方，通過空中的線性滑軌，這臺機(jī)器人可以同時(shí)為2臺加工

中心上下料。另一臺M710iC機(jī)器人安裝在地面，負(fù)責(zé)搬運(yùn)已加工好的工件，送到料架。

三、FANUC機(jī)器人上下料工作站的組成

1.上下料工作站系統(tǒng)一般組成

FANUC機(jī)器人工作站一般主要包括一臺或多臺相關(guān)的FANUC機(jī)器人，機(jī)器人系統(tǒng)主

要由操作手臂、系統(tǒng)控制器TP、系統(tǒng)軟件、外圍設(shè)備控制系統(tǒng)、末端執(zhí)行器、機(jī)器人系統(tǒng)

電氣操作盤、能源供給系統(tǒng)、夾具、變位器、輸送設(shè)備、圍欄、安全裝置、相關(guān)配件以及周

邊產(chǎn)品等組成。

圖X-X上下料工作站系統(tǒng)基本組成示意圖

上圖中上下料工作站系統(tǒng)主要組成為：①M(fèi)-20iA機(jī)器人、②機(jī)器人行走導(dǎo)軌（及機(jī)器人

基座）、③氣動雙工位手抓、④伺服旋轉(zhuǎn)上下料輸送機(jī)、⑤系統(tǒng)總控柜、⑥機(jī)器人控制柜、

⑦安全門及安全圍欄。

該上下料工作站系統(tǒng)通過配置機(jī)器人的行走導(dǎo)軌，加大了機(jī)器人上下料作業(yè)范圍，可以

實(shí)現(xiàn)一臺機(jī)器人同時(shí)為四臺加工中心上下料服務(wù)，同時(shí)工作站采用了快速定位夾具系統(tǒng)，實(shí)

現(xiàn)了高效率、高精度的自動化加工。

2.適合機(jī)床上下料的FANUC機(jī)器人型號

下面列出適合機(jī)床上下料的FANUC機(jī)器人型號。

F-200iBLRMate200iCLRMate200iC/5C

LRMate200iC/5FLRMate200iC/5HLRMate200iC/5L

LRMate200iC/5WPM-lOiAM-lOiA/lOS

M-2000iA/1200M-2000iA/900LM-20iA

M-20iA/10LM-20iA/20TM-3iA/6S

M-410iB/160M-410iB/300M-410iB/450

M-410iB/700M-420iAM-421iA

M-430iA/2FM-430iA/2FHM-430iA/2P

M-430iA/2PHM-430iA/4FHM-710iC/20L

M-710iC/50M-710iC/50SM-710iC/50T

M-710iC/70M-71OiC/7OTM-900iA/150P

M-900iA/200PM-900iA/260LM-900iA/350

M-900iA/400LM-900iA/600R-lOOOiA/lOOF

R-1000iA/80FR-2000iB/100PR-2000iB/125L

R-2000iB/150UR-2000iB/165FR-2000iB/165R

R-2000iB/21OFR-2000iB/220U

各型號的FANUC機(jī)器人資料詳見產(chǎn)品手冊。

表格1FANUC機(jī)器人常規(guī)型號

型號軸數(shù)手部負(fù)重(kg)

M-17A4/60.5

LRMate200YC65

M-lOiA610(6)

M-20YA620(10)

R-2000iB6210(165,200,100,125,175)

R-10007A680(100)

M-20007A/M-4107B6/4600/450(300,160)

3.FANUC機(jī)器人控制柜的組成

控制柜由以下幾部分組成：

?示教盒(TeachPendant)；

?操作面板及其電路板(OperatePanel)；

?主板(MainBoard)；

?主板電池(Battery)；

?I/O板(I/OBoard)；

?電源供給單元(PSU)；

?緊急停止單元(E-StopUnit)；

?伺服放大器(Transformer)；

?風(fēng)扇單元(FanUnit)；

?線路斷路器(Breaker)；

?再生電阻(RegenerativeResister)等。

四、手動操作機(jī)器人上下料工作站運(yùn)行

1.認(rèn)識FANUC機(jī)器人控制柜操作面板

圖x-xFANUC機(jī)器人工作站系統(tǒng)操作面板

2.認(rèn)識FANUC機(jī)器人TP(TeachPendant)控制器

(1)TP的作用

TP能點(diǎn)動操作機(jī)器人運(yùn)行，能編寫機(jī)器人運(yùn)行程序，能試運(yùn)行機(jī)器人的程

序，能監(jiān)控機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，查看10點(diǎn)狀態(tài)或者查看各軸位置數(shù)據(jù)等。

(2)TP上的按鍵

PREV

主菜單輔助菜單鍵

MENUFCTN

SHIFTSHIFT

程序選擇

"??資料/數(shù)據(jù)鍵

POWERFAULT

a切換運(yùn)動組

單步/連續(xù)

HOLD.

切換暫停

BACK

ITEM

SPACE

退格鍵

FWD/BWD順/反

向執(zhí)行程序

回車鍵

項(xiàng)目選擇

切換示教坐標(biāo)系

■B運(yùn)動鍵

K5a

切換速度倍率

圖X-xFANUC機(jī)器人TP控制器按鍵面板

3.點(diǎn)動操作FANUC機(jī)器人的條件

MODESWITCH、

為T1/T2

ON/OFF開關(guān)

為：ON

:住DEADMANk,玨*，-以百

人、>+按住JS動鍵

（任意一個(gè)）/_____________

選擇所需要的

示教坐標(biāo)

按住SHIFT

（任意一個(gè)）y

4.手動執(zhí)行程序

A將TP開關(guān)置于ON

B移動光標(biāo)到要開始的程序行

C按STEP鍵，確認(rèn)STEP指示燈為黃色（連續(xù)運(yùn)行程序?yàn)榫G色）

D按住SHIFT鍵的同時(shí)，按一下FWD鍵開始執(zhí)行一句程序。程序開始執(zhí)行后，可以松

第三章FANUC工業(yè)機(jī)器人上下料工作站系統(tǒng)連接

一、上下料工作站系統(tǒng)整體電氣設(shè)計(jì)

1.電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1)系統(tǒng)電氣控制方案設(shè)計(jì)：

FANUC機(jī)器人選用M-10iA,機(jī)器人控制器選用FANUCSYSTEMR-3OiA,PLC選用

西門子S7-3OO,。

(2)電氣控制柜設(shè)計(jì)：

1.尺寸：1250H*600W*450D

2.數(shù)量：1st

3.材質(zhì)：SPCC箱體及門板1.5T

4.型式：操作臺，室內(nèi)防塵型

5.顏色：待定

(3)系統(tǒng)電氣控制電路設(shè)計(jì):

二'CNC與機(jī)器人上下料工作站的硬件接口電路

1.XXXXXXXXf宋體，小四號字，1.5倍行距(未完待續(xù))

XXXXXXX-宋體，五號字，1.5倍行距

16

DI3.04

24V

D00/2.E6

DI2.06DI2.07DI3.02DI3.03

圖X-XFANUC機(jī)器人上下料急?；芈?/p>

oooooooooooooooooooooooooooooooooooo

oooooooooooooooooooooooooooo

oooooooooooooooooooooooooooooooooooo

CRMA52ACRMA52B

圖x-xFANUC機(jī)器人IO接口CRMA52A和CRMA52B

圖x-xFANUC機(jī)器人上下料系統(tǒng)10接口電路1

輸入信號機(jī)床急停安全門插銷

CRMA52AI/O分線板

A09A10OVOVD0SRC3D0SRC3

DOO/2.E6

圖X-XFANUC機(jī)器人上下料系統(tǒng)10接口電路2

輸出信號下床安全門打開銃床安全門打H不床安全門關(guān)閉銃床安全門關(guān)ff年床卡盤打開銃慶卡盤打開車床卡盤關(guān)閨銃床卡盤關(guān)閉

圖x-xFANUC機(jī)器人上下料系統(tǒng)10接口電路3

輸出信號發(fā)現(xiàn)毛坯機(jī)器人正常運(yùn)行機(jī)器人報(bào)警機(jī)器人home點(diǎn)大手抓央緊信號小手抓加索信號

CRMA52BI/O分線板

B09B10B1IB12B13B14DOSRC3DOSRC3

0V

0V24V

D00/2.E6

圖X-XFANUC機(jī)器人上下料系統(tǒng)10接口電路4

三、CNC與FANUC機(jī)器人上下料工作站的通信

機(jī)器人上下料時(shí)，需要與數(shù)控機(jī)床進(jìn)行信息交換，二者互相配合，才能有條不紊地完成

上下料工作任務(wù)。

1.機(jī)器人上下料的工作流程

步5請求CNC加工

CNCJ）口工------

完成v

請求CNC

打開安全門步6請求CNC開門

CNC開門------

機(jī)器人完成————

搬運(yùn)工件步7機(jī)器人上下料

機(jī)器人

下料完成

請求CNC

關(guān)門

CNC關(guān)門

完成

圖x-xFANUC機(jī)器人上下料的工作流程

2.機(jī)器人與CNC之間的信號傳送路徑

機(jī)器人控制系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)PLC之間的IO點(diǎn)狀態(tài)信息一般通過機(jī)器人上下料工作站

PLC進(jìn)行傳遞，CNC的就緒信號、報(bào)警信號、安全門開關(guān)到位信號等作為機(jī)器人工作站PLC

的輸入10信號，經(jīng)工作站PLC處理后，送機(jī)器人控制系統(tǒng)控制機(jī)器人執(zhí)行相應(yīng)的動作。同

時(shí)機(jī)器人控制器發(fā)出的請求數(shù)控機(jī)床開門、關(guān)門和夾緊工件的信號通過上下料工作站PLC

傳送至CNCPLC來完成數(shù)控機(jī)床動作。

圖x.xFANUC機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床之間信號傳送路徑

第四章FANUC工業(yè)機(jī)器人上下料工作站系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與調(diào)試

一、設(shè)定FANUC機(jī)器人系統(tǒng)

1.機(jī)器人坐標(biāo)系概念

坐標(biāo)系是為確定機(jī)器人的位置和姿勢而在機(jī)器人或空間上進(jìn)行定義的位置坐標(biāo)系統(tǒng)。坐

標(biāo)系有關(guān)節(jié)坐標(biāo)系和笛卡爾坐標(biāo)系。

(1)關(guān)節(jié)坐標(biāo)系

關(guān)節(jié)坐標(biāo)系是設(shè)定在機(jī)器人的關(guān)節(jié)中的坐標(biāo)系。關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中的機(jī)器人的位置和姿勢，

以各關(guān)節(jié)的底座側(cè)的關(guān)節(jié)坐標(biāo)系為基準(zhǔn)而確定。

下圖中的關(guān)節(jié)坐標(biāo)系的關(guān)節(jié)值，處在所有軸都為0°的狀態(tài)。

圖x-xFANUC機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)示意圖

(2)笛卡爾坐標(biāo)系

笛卡爾坐標(biāo)系中的機(jī)器人的位置和姿勢,通過從空間上的笛卡爾坐標(biāo)系原點(diǎn)到刀具側(cè)的

笛卡爾坐標(biāo)系原點(diǎn)(刀尖點(diǎn))的坐標(biāo)值x、y、z、和空間上的笛卡爾坐標(biāo)系的相對X軸、Y

軸、Z軸周圍的刀具側(cè)的笛卡爾坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角w、p、r予以定義。

Xu,Yu,Zu被固定在空間上的坐標(biāo)系

Xt,Yt,Zt被固定在刀具上的坐標(biāo)系

圖X-X笛卡爾坐標(biāo)系（w、p、r）的定義

刀具坐標(biāo)系

圖x-x刀具坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系的定義

在機(jī)器人的機(jī)械接口（機(jī)械手腕法蘭盤面）中定義的標(biāo)準(zhǔn)笛卡爾坐標(biāo)系中，機(jī)械接口坐

標(biāo)系被固定在機(jī)器人所事先確定的位置。刀具坐標(biāo)系是基于該坐標(biāo)系而設(shè)定，用來定義刀尖

點(diǎn)（TCP）的位置和刀具姿勢的坐標(biāo)系。刀具坐標(biāo)系必須事先進(jìn)行設(shè)定，未定義時(shí)，將由

機(jī)械接口坐標(biāo)系替代刀具坐標(biāo)系。

世界坐標(biāo)系，是被固定在空間上的標(biāo)準(zhǔn)笛卡爾坐標(biāo)系，其被固定在由機(jī)器人事先確定的

位置。用戶坐標(biāo)系和JOG坐標(biāo)系都是基于該坐標(biāo)系而設(shè)定，它用于位置數(shù)據(jù)的示教和執(zhí)行。

用戶坐標(biāo)系是用戶對每個(gè)作業(yè)空間進(jìn)行定義的笛卡爾坐標(biāo)系。它用于位置寄存器的示

教和執(zhí)行、位置補(bǔ)償指令的執(zhí)行等。未定義時(shí)，將由世界坐標(biāo)系來替代該坐標(biāo)系。

JOG坐標(biāo)系是在作業(yè)區(qū)域中為有效地進(jìn)行笛卡爾JOG而由用戶在作業(yè)空間進(jìn)行定義的

笛卡爾坐標(biāo)系。未定義時(shí)，將由世界坐標(biāo)系代替該坐標(biāo)系。

2.設(shè)定機(jī)器人坐標(biāo)系

（1）設(shè)定刀具坐標(biāo)系

刀具坐標(biāo)系通常以TCP為原點(diǎn)，將刀具方向取為Z軸。未定義刀具坐標(biāo)系時(shí)，由機(jī)械

接口坐標(biāo)系來替代該坐標(biāo)系。

刀具坐標(biāo)系，由刀尖點(diǎn)（TCP）的位置（x,y,z）和刀具的姿勢（w,p,r）構(gòu)成。刀

尖點(diǎn)（TCP）的位置，通過相對機(jī)械接口坐標(biāo)系的刀尖點(diǎn)的坐標(biāo)值x、v、z來定義。刀具的

姿勢，通過機(jī)械接口坐標(biāo)系的X軸、Y軸、Z軸周圍的旋轉(zhuǎn)角w、p、r來定義。

刀具坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系設(shè)定畫面上進(jìn)行定義，或者通過改寫如下系統(tǒng)變量來定義?？?/p>

定義10個(gè)刀具坐標(biāo)系，并可根據(jù)情況進(jìn)行切換。

>在$MNUTOOL［group,iJ（坐標(biāo)系編號i=l?10）中設(shè)定值。

>在$1^1}1001241}乂［group］中，設(shè)定將要使用的刀具坐標(biāo)系編號。

設(shè)定刀具坐標(biāo)系有以下3種方法：

>3點(diǎn)示教法（TCP自動設(shè)定）

只設(shè)定刀尖點(diǎn)（刀具坐標(biāo)系的x,y,z）,刀具姿勢（w,p,r）中輸入（0,0,0）。進(jìn)

行示教，使參考點(diǎn)1、2、3以不同姿勢指向1點(diǎn)。由此自動計(jì)算TCP的位置，要進(jìn)行正確

設(shè)定，應(yīng)盡量使三個(gè)趨勢方向各不相同。

參考點(diǎn)2

參考點(diǎn)1

參考點(diǎn)3

圖x-xFANUC機(jī)器人工具坐標(biāo)系3點(diǎn)示教

>6點(diǎn)示教法

與3點(diǎn)示教法一樣設(shè)定刀尖點(diǎn)，然后設(shè)定刀具姿勢（w,p,r）。進(jìn)行示教，使w,p,

成為空間上任意一點(diǎn)、平行于刀具坐標(biāo)系X方向的一點(diǎn)、XZ平面上的一點(diǎn)。此時(shí)通過笛

卡爾JOG或刀具JOG進(jìn)行示教，以使刀具的傾斜保持不變。

>直接示教法

直接輸入TCP的位置x、y、z的值,和機(jī)械接口坐標(biāo)系的X軸、Y軸、Z軸周圍的刀

具坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角w、p、r的值。

Xm,Ym,Zm機(jī)械接口坐標(biāo)系Xt,Yt,Zt刀具坐標(biāo)系

圖X-XFANUC機(jī)器人工具坐標(biāo)系直接示教

（2）設(shè)定用戶坐標(biāo)系

用戶坐標(biāo)系，是用戶對每個(gè)作業(yè)空間進(jìn)行定義的笛卡爾坐標(biāo)系。用戶坐標(biāo)系在尚未設(shè)

定時(shí)，將被世界坐標(biāo)系所替代。

用戶坐標(biāo)系，通過相對世界坐標(biāo)系的坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置（x,y,z）、和X軸、Y軸、Z

圖x-xFANUC機(jī)器人世界坐標(biāo)系與用戶坐標(biāo)系

通過坐標(biāo)系設(shè)定畫面定義用戶坐標(biāo)系時(shí)，下列系統(tǒng)變量將被改寫?？啥x9個(gè)用戶

坐標(biāo)系，并可根據(jù)情況進(jìn)行切換。

>在$乂?^1^1^7\4￡匡1'0叩1,口（坐標(biāo)系編號i=l?9）中設(shè)定值。

>中，設(shè)定將要使用的用戶坐標(biāo)系編號。

用戶坐標(biāo)系可通過下列3種方法進(jìn)行定義。

>3點(diǎn)示教法

對3點(diǎn)，即坐標(biāo)系的原點(diǎn)、X軸方向的1點(diǎn)、XY平面上的1點(diǎn)進(jìn)行示教。

,z

圖X-xFANUC機(jī)器人用戶坐標(biāo)系3點(diǎn)示教法

>4點(diǎn)示教法

對4點(diǎn)，即平行于坐標(biāo)系的X軸的始點(diǎn)、X軸方向的1點(diǎn)、XY平面上的1

點(diǎn)、坐標(biāo)系的原點(diǎn)進(jìn)行示教。

方向

圖X-XFANUC機(jī)器人用戶坐標(biāo)系4點(diǎn)示教法

>直接示教法

直接輸入相對世界坐標(biāo)系的用戶坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置x、y、z、和世界坐標(biāo)系的

X軸、Y軸、Z軸周圍的旋轉(zhuǎn)角w、p、r的值。

（3）設(shè)定JOG坐標(biāo)系

JOG坐標(biāo)系，是在作業(yè)區(qū)域中為有效地進(jìn)行笛卡爾JOG而由用戶在作業(yè)空間進(jìn)行定義

的笛卡爾坐標(biāo)系。JOG坐標(biāo)系通過相對世界坐標(biāo)系的坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置（x、y、z