数控车床机器人自动上下料系统设计.pdf

连云港职业技术学院

毕业论文

题目：霓虹灯广告屏的PLC控制设计

作者：鞠月童学号：190101217

院、系：机电工程学院

专业班级：机电192

指导教师：刘旭东副教授、陈济民工程师

2022年5月20日

数控车床机器人自动上下料系统设计

摘要

当前，许多小微企业的机床加工上下料还采用人工操作的方式，人工上下料存在人

力成本高、劳动效率低等问题。本文以加工小型丝锥的机床为对象，设计了一款可替代

人工、高效率、高精度的机床上下料机器人工作站。在分析产品特点及企业需求后，制

定了机器人工作站总体设计方案。方案以机器人为作业系统主体，PLC为主控制器，配

以工位器具及数控机床，实现机床上下料的自动化。本文确定工作站的技术要求后，完

成了设备的选型，选用FANUC机器人为作业执行器，西门子PLC为核心控制器。完成了

机器人末端执行器、工位器具及机床安全门的机械机构设计。完成控制系统的电气设计

及程序设计，包括PLC输入/输出电路、以太网通讯、PLC控制程序、数控机床控制程序

及工作站人机交互界面等等。最后编制机器人控制程序并规划运动轨迹，完成了机器人

工作站运动轨迹与控制的仿真与验证。仿真结果表明，该机床上下料机器人工作站方案

设计合理，生产节拍快，可实现高精度、高效率的工件上下料，其功能达到预期的要求。

该机器人工作站可大大降低企业人工成本，提高生产效率。

关键词：FANUC机器人；数控机床；可编程控制器(PLC)

目录

第一章绪论4

1.1研究背景及意义1

1.2国内外研究现状1

1.2.1国内外机器人的发展与应用现状1

1.2.2国内外上下料工业机器人的研究现状2

1.2.3国内外关于柔顺控制技术的研究现状3

1.3主要研究内容3

第二章机器人工作站布局与机械结构设计5

2.1机器人工作站总体方案设计5

2.1.1上下料机器人工作站的设计流程及原则5

2.1.2上下料机器人工作站的设计指标6

2.1.3上下料机器人工作站的构成6

2.2机器人选型及底座的设计7

2.2.1机器人选型7

2.2.2机器人底座的设计8

2.3末端执行器的设计9

2.3.1末端执行器的方案设计9

2.3.2末端执行器的结构设计10

2.4工位器具的设计12

2.5数控机床的改装设计13

2.5.1机床安全门的改装设计13

2.5.2机床程序的设计16

第三章机器人工作站控制系统设计18

3.1PLC机型的选择18

（1）确定系统的实际输入点数18

（2）确定系统的实际输出点数18

（3）确定应选择PLC的点数18

（4）确定PLC的I/O模块19

3.2I/O配置及通讯的设计19

3.2.1I/O配置19

3.2.2以太网通讯的设计20

3.2.3PLC外部接线图22

3.3控制系统的程序设计25

3.4人机界面的设计2