CNC数控加工机床和机器人的全面集成

作者: Victor Malita 文章来源:MM《现代制造》 点击数:322 发布时间:2018-09-06
西门子的‘Sinumerik Run My Robot’软件系统提供了多种将机器人集成到数控加工机床中的可能性,这一软件系统的应用范围非常广泛,涵盖了从VDMA标准的接口技术解决方案到CNC数控技术的机器人全部操作、编程、调试、维护保养和故障诊断等多个方面。
CNC数控加工机床和机器人的全面集成

软件系统
软件系统

西门子的‘Sinumerik Run My Robot’软件系统提供了多种将机器人集成到数控加工机床中的可能性,这一软件系统的应用范围非常广泛,涵盖了从VDMA标准的接口技术解决方案到CNC数控技术的机器人全部操作、编程、调试、维护保养和故障诊断等多个方面。

一直以来,在机床控制系统与机器人的控制中一直都是采用相互交换数据和信息的方式来实现数控机床与机器人之间的互联控制。但是这种情况现在发生了变化,因为西门子的Sinumerik-CNC数控系统的算法语言已经具有直接控制机器人机械运动的能力了,在西门子公司开发的Sinumerik Run My Robot/Direct Control软件系统中,CNC数控系统还承担着机器人手臂的驱动控制,能够完成所有典型的机器人安全保护功能,简单地说就是Sinumerik Run My Robot/Direct Control软件系统承担了部分过去机器人控制系统所承担的任务。

一致性的CNC机器人|一体化接口

前后不断地、连续性地CNC机器人一体化接口技术开拓了机器人的应用领域,西门子公司除了与可靠的机器人合作伙伴KUKA公司合作在Sinumerik Run My Robot软件系统中的上下料操作和加工等方面进行合作之外,还与Comau公司在直接控制技术方面进行了合作。这些软件技术方面的成功为硬件设计和制造带来了许多好处,例如硬件的空间占用更小、电气控制柜更加简单、减少了投资和配件数量等优势。同样,也提高了平均无故障工作的时间和机床设备的可用性。

图2 西门子利用Sizer和Create My Config两个预配置功能完成了机器 人手臂的设计和自动调试
图2 西门子利用Sizer和Create My Config两个预配置功能完成了机器
人手臂的设计和自动调试

集成到CNC数控系统中机器手臂的直接控制能够实现最高的机器人动态性能,提高了机器人手臂运动的准确性,这也使机器人能够完成高要求的加工任务。

在西门子Sinumerik Run My Robot/Direct Control软件系统的控制下机器人的动态性能也更高了,控制程序的执行更加稳定精确,改善了平行于机动时间内的各种加工和操作。

预设置的机器人专用组成部件简化了调整试车

软件系统的配置工具‘Sizer-选择项’中包含了所有机器人手臂运动的种种配置,在选定了一种机器人手臂之后,实际上也就完成了它的配置,因为根据机器人的类型就可以选择它的配置,然后再添加到工程项目中,就万事大吉了。

图 4 在 Sinumerik 的 CNC 数控程序中集成了机 器人机械运动程序段之后,既提高了生产能力 又提高了切削加工机床的灵活性,能够加工出 最高精度和质量的零件
图 4 在 Sinumerik 的 CNC 数控程序中集成了机
器人机械运动程序段之后,既提高了生产能力
又提高了切削加工机床的灵活性,能够加工出
最高精度和质量的零件

机器人手臂的调试、试运行也非常简单,只需利用一个数据通道将机器人生产厂家的各机械运动的数据输入到Sinumerik数据程序中就可以了,Sinumerik软件系统中的配置功能会将这些数据直接转换为CNC数控数据,其中包括了机器人专用的、优化后的驱动参数。CNC数控系统将机器人手臂的运动转换为自动的工作循环,最终使其成为可以通过示教功能或者在其他Sinumrik数控程序支持编程语言的支持下转换为数控程序。

其他的技术工作也按照数控技术进行了贯彻落实。例如,NX CAM Robotics就是一款设计使用Run My Robot/Direct Control控制程序的机器人手臂设计软件,利用运动学的三维机器人模型和虚拟的Sinumerik VNCK软件内核,可以真实的模拟由CAD/CAM生成的数控程序段,机器人、程序段和CNC数控程序等都可以在同一系统中进行模拟。这样就可以在实际使用机器人手臂之前完成其运动性能的验证和优化了。

加工机床所需的或者是机器人所需要的程序段都通过Sinumerik软件系统的信道同步进行协调,这样一来,机器人就可以在不同的同步和异步运动以及机动和辅助加工时间内交替的转化工作,进而优化了机器人的工作负荷,使其能够灵活的使用各种加工辅具,同时也提高了机加工的经济性。

提高了机器人的经济性和工作能力

在成功的完成不同领域的应用测试之后,预计Sinumerik Run My Robot/Direct Control软件系统将在2018年年初以SW 4.8版本的形式上市,上市后的第一步便是应用于Comau公司设计生产的十几种不同机器人上。机器人生产厂家负责提供适用于这一版本软件的机器人和这些机器人所使用的电动机以及使用Sinumerik Run My Robot/Direct Control软件系统所需的所有技术数据、调试数据和工作运行数据,还包括了在模拟和集成中所需的机器人数字化模型。

利用Sinumerik Run My Robot/Direct Control软件系统首次实现了机器人技术在CNC数控、CAD/CAM设计和工程技术领域中的集成,这就能够在机动切削加工时间和辅助时间内使机器人平行的完成简单的上下料操作,强化生产加工中的运动集成。

在CNC数控系统中的集成提高了机器人沿运动轨迹的运动精度和机器人的动态性能,这有利于创新性的和精密的机器人制造工艺技术,例如自动敷设碳纤维材料、增材制造、不同金属材料的铣削加工和CFK碳纤维增强材料的加工以及激光加工等多种工艺技术,它可以让您利用标准的刀具和工具通过更加简单的工艺技术来完成上述种种加工。

图 3 编制和优化后的数控程序能够在离线状态下在 NX CAM Rpbptiks 和 VNCK 环境中简单的做好真 实的生产准备工作
图 3 编制和优化后的数控程序能够在离线状态下在 NX CAM Rpbptiks 和 VNCK 环境中简单的做好真
实的生产准备工作

另外,这一软件系统也明显地简化了机器人的控制,Sinumerik Run My Robot/Direct Control软件系统也第一次展示了其在统一的、横跨所有数控加工系统层面中有着一致性数据流机器人技术的所有优点,它使有着很高竞争力的、透明的、灵活的以及数字化优化了的生产过程变得更加简单。