摘要：随着社会的飞速发展，人工变得越来越珍贵，而工厂内的设备越来越变得自动化，用自动化设备更多的代替人工，用机器来代替人工是未来工业化发展的方向，本文就自动线DKX095简单介绍一个数控系统控制的桁架自动线如何完成线首放毛坯，线尾取成品，中间的车铣磨压及热处理完全由自动线自己处理，在自动线控制过程中如何保证各个桁架机械手之间的安全工作。
关键字：自动化 桁架自动线 机器人
一、桁架简介
此桁架全长70多米，有8组桁架手，线下包含了车床，加工中心，辊压机，热处理机床，磨床及工业机器人等20多台设备，通过Profibus及线缆通讯，用桁架控制整个自动线。次线只需要线首人工放毛坯，线尾人工取成品，其他过程完全靠机械自动化完成，而且存在抽检装置，采样抽检加工的准确度，大大减少了人工的使用。
二、系统选择
此桁架线选用了发那科系统的Power Motion i 系统，同时控制17个伺服轴（组成8组桁架机械手），同时运行8组程序，使桁架线各个部分分8组能独立自主的运行，通过工业机器人线下再形成机器人制造岛和工件的姿态摆正。而线下单机设备的控制器为各个不同的数控系统及PLC控制器。
三、安全互锁
8个桁架机械手是串联排布 每个手都有自己固定的移动范围，且公用一个桁架线轨道。于是，两个桁架手之间，可能会存在碰撞；桁架手和单机及机器人公用某些料台，也可能发生碰撞。把可能发生碰撞的区域称之为干涉区，在干涉区域需要做好安全措施以保证整条自动线的安全运行，以下就是现场桁架手解决办法。
1、桁架与外围的安全互锁
先用读窗口功能读出各轴的坐标，通过设置坐标的在横向放心的上限坐标和下限坐标，在纵向的左极限坐标右极限坐标为基准，设置横轴和纵轴的范围形成的矩形区域，成为危险区。当轴在危险区内，对应危险区的料台，机器人或者单机无论在什么工作方式下都会限制有可能与手碰撞的操作。于是，当机械手进入危险区时需要通知附近设备，禁止他们进入此区域，如果需要进入，也要等待机械手撤出区域，相反当轴要进入某个危险区中，对应的辅助设备没有退出危险区，桁架机械手都不可以进入区域（断电时为设备处于危险区）。
通过设置安全区，对桁架手向下取放料位置做出了限定包括：
①在不需要上下料的位置，桁架手横移的时候纵坐标需要在范围内（躲避防护等不确定的机械物品的干涉）。
②在机床或者料台满足要求的时候，桁架手纵向横向的范围限定（为了刚好满足运动要求即可，防止碰撞接水槽等）。
③在干涉区间通过信号传递保障单机和桁架手，机器人手臂和桁架手之间的安全（单机和工业机器人也做同样的区域）。
④要使一方区域稍微大一些，防止恰好同时进入导致设备卡住，无法走出区域。
2、桁架相邻机械手之间的互锁
① 在程序中加上M代码，在每次要去干涉区的时候，先通过M代码请求，如右图所示，先请求则先允许进入，如果请求通过，那么将已占用存入一个点，告知另一方我已经在干涉区中（这里用k参数保证重启后依然保持有效）。
② 在相邻两个桁架机械手设置之间，分别设置两个区域，重叠区和危险区，重叠区的设定是，一端是自身最靠近另一个手的最远坐标，另一端是另一个手向自己方向最近距离且自身刚好不与之相碰的坐标，两个坐标组成了自身的重叠区。危险区是比重叠区稍微大一点，给两个手一个缓冲作用，防止由于数控系统响应时间或者两个手同时都刚好进入各自的重叠区，而导致两个手都无法移动，进入动作卡死。当两个手都在重叠区外移动时 两个手都可以安全移动。当其中一个手如果进入了重叠区域，那么另一个手在危险区外面可以移动，在自己对应的危险区域不可以移动 。
③ 对于如图方向的相邻两个桁架机械手，先将两个手极度靠近，记录坐标值并相加，得到设定值，然后在PMC中读取横坐标值相加得到一个和，与设定值做比较，当小于设定值就可以正常运行；一但大于设定值，两个轴立刻停止（有专门的k参数打开互锁）此互锁为桁架的最后安全保障。当两个轴方向相反则设定值为最小值。当两个轴方向一致，将一个轴坐标值取反，再做计算。
向下料台下料过程：首先判断下料位置是否满足条件，然后判断下料台是否满足取料条件，最后判断下料过程是否安全即与此料台干涉的机器人手臂或者后一个桁架手是否退出安全区。满足条件后先发出占用下料区域信号后桁架机械手手去下料。取料过程也是类似。
四、结语
在工业体系中，桁架机械手作为时尚的一种输送工具，越来越受到青睐，大大减少了人工劳动力的投入。通过数控系统的PLC软件编程，能够有效准确地实现多个桁架机械手之间的安全工作，同时必须有硬件上的安全装置。
参考文献：
[1]BEIJING-FANUC《BEIJING-FANUC PMC MODEL PA1/SA1/SA3梯形图语言编辑说明书 B-61863C》-BEIJING，2001
[2]BEIJING-FANUC 技术报告《多轴高速响应功能应用》-2014.6.19