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1. 总体设计思路 根据该企业的生产需要，用两台磨床对工件进行磨削加 工，因现有的工艺流程中，磨削加工时间较短，从而使得工人 的劳动强度较高。本文设计的系统中，一台磨床为高速端面 外圆磨，可满足中小型零部件的磨削加工需要；另一台磨床 普通端面外圆磨，内置 PLC，采用交流伺服电机，借助滚珠丝 杠驱动工业台移动，头架具有无级调速功能，尾架具有液压 伸缩功能，自动量仪的加入，使该磨床能够实现闭环自动磨 削循环。由于本系统中的磨床全都不具备自动上下料的功 能，因此需要增加机械手来完成待加工零部件的自动上下 料，据此，决定采用工业机器人与机床和料机集成，构建一个 柔性化的加工制造单元，该方案*为突出的特点是容易实现 换产，简单方便、效率较高。具体的设计思路如下：将两台磨 床以面对面的方式进行摆设，工业机器人设置在中间位置处 负责完成上下料，设计专用料机完成毛坯料及成品的运送。
2. 工业机器人选型 在对本系统进行设计开发的过程中，工业机器人的选型 是较为重要的环节之一，所选的机器人除了要具备稳定可靠 的性能之外，其额定负载及可重复精度等还应当与生产工艺 要求相符。由于该企业加工的零部件品种较多，所以必须考 虑换产要求，综合以上几点，通过比选之后，决定采用史陶比 尔公司*新推出的 TX2-90 型工业机器人，这是一款高速、精 准的六轴工业机器人，封闭式结构，具备良好的适配性和柔 性以及动态稳定性，**度高、灵活性强，减少了维护工作 量，垂直的电缆出口，安全性较高的数字编码器，机器人前臂 上配有 I/O 和以太网连接，便于实现系统集成。该机器人的 额定负载为 7.0kg，*大负载为 20kg，工作半径为 1000mm，重 复定位精度为±0.03mm，防护等级为 IP65，多种安装方式，如 壁挂式、置顶式和置地式，CS9 系列控制器；良好的人机交互 界面，易于编程，能够满足实际生产需要。
3. 料机的主要作用是运送毛坯料和加工好的成品，**的定位是料机应具备的基本功能，结合实 际生产情况，对料机进行设计，整个料机由以下三个部分组 成：位于工业机器人侧的升降机构和人工侧的升降机构以及 输送机构。工件放置在料盒内，料盒置于工装板上，工装板跟 随传料带在料机上运动。为使送料的及时性和准确性得到保 证，在料机上加装 12 个电磁开关、 6 个接近开关。料机可完 成自动送料，当整盒毛坯料加工完毕之后，工业机器人会向 PLC 发出信号，料盒由位于上层的传送带运至机器人侧的提 升机构，随后机构下降，再由下层的传送带将料盒送出，借助 上层的链条将料盒送至待加工位置等待自动送料。
4. 末端执行器 本文设计开发的系统中，工业机器人的机械部分由以下 部件组成：末端执行器（机械手）、手臂、手腕、基座。末端执行 器可对相关的工具进行抓取，如喷***、扳手等，它装在手臂的 前端，可以模仿人手的基本动作。本系统加工的零部件以轴 类零件为主。因此，机械手只需要二指或三指平动抓手即可 完成对工件的抓取，为保证工件抓取的牢固性，选用三指机 械手，对料盒中的毛坯料进行转移。同时，为满足不同规格的 零部件加工要求，在设计末端执行器时，对连接部分进行了 特殊处理，机械、气动和电气三个部分均可断开和更换。手爪 可以完成夹紧和松开两种状态的切换，通过机械手进行上下 料，能够缩短磨床的等待时间，大幅度提升了机床的利用效 率。
5. 磨削控制系统 选择 PLC 作为磨削控制系统的主控制器，以此来对整个 磨削工艺流程进行控制。其中料机由 PLC 直接控制，PLC 选 用西门子公司的 S7 系列 PLC，这是一款紧凑型的控制器，以 循环扫描的方式进行工作，PLC 与人机交互面板触屏相连 接，操作人员可通过触屏对系统的运行状态进行观察，并对 系统启停进行控制。PLC 与机床采用 I/O 接口进行数据通 信，借助 Modbus/TCP 协议与工业机器人进行通信，工业机器 人通过以太网交换机与 PLC 进行连接。为便于操控，对人机 交互界面进行优化设计，整个界面简洁明了，系统操作人员 可直观了解系统的运行状态，利用动态模拟，可对现场的实 际情况进行还原。
6. 工业机器人的控制与通信 本文设计的机器人控制系统具有如下功能：记忆、示教、 设置坐标、人机和传感器接口、故障诊断及安全保护等等。控 制器选用的是 CS9 系列控制器，该控制器支持以太网、I/O 等 通讯方式，结构紧凑，可在任意位置安装，防护等级为 IP20， 便于连接，可靠性较高。由于工业机器人与磨床无法进行直 接通信，因此，需要借助 PLC 对二者之间协调控制，PLC 接到 磨床发出的信号后，控制工业机器人完成相关动作，PLC 接 到机器人发出的指令后，可控制磨床完成相应动作。PLC 与 磨床之间以 I/O 的方式进行通信，采用继电器对信号进行隔 离，由此确保了通信传输的可靠性。
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