导语：面对机下料工作的高度重复性，行业技术专家一直致力于将工业机械手引入该领域，开发出多种成熟解决方案。目前，该领域主要采用专用机械手和通用机械手，而通用型机械手因其结构灵活、适应性强，正逐渐成为主流选择。其中，以单臂机械手构建的机床自动上下料系统，因其成本低、安装灵活、用户免编程等优点，受到广泛关注。接下来，我们将详细解析单臂机械手在机下料中的应用。
1. 单臂机械手简介
单臂机械手，也被称为单轴机器人、直角坐标机器人等，是一种集成了线性导轨、滚珠丝杠机械系统，以及伺服电机和步进电机电气系统的工业运动控制设备。该设备以单轴作为基本配置单元，可灵活组合成1至4轴的运动机构，与可编程的多轴运动控制系统相结合，适用于涉及复杂运动轨迹的应用场景。
在控制系统方面，我们的运动控制器内置了通用的控制系统软件。通过触摸屏进行图形化示教编程设计，可以轻松实现对目标运动轨迹的免代码编程。
为确保机械臂对机床工件的抓取能力，我们对标准产品进行了强化设计，使其能够适应50公斤工件的抓取负荷，并在运行过程中保持稳定。
2. 机械臂的选型与动作安排
机械臂的选型关键在于满足机床的上料和下料动作需求。通常的动作安排是在X-Z平面内进行两维运动。
上料过程包括：机械臂沿X轴移动至工件取料位置上方，Z轴向下运动使手爪能够抓住工件。手爪闭合后，Z轴再向上运动至指定高度，然后沿X轴移动至工作台卡盘正上方。Z轴再次向下运动将工件装入卡盘或工装内。随后，卡盘，Z轴上升至超出机床防护罩上方，X轴移动至等待位置等待机床完成加工。
下料过程类似，完成加工后，X轴移动至卡盘正上方，Z轴向下运动使手爪能够抓住工件。通过气压使手爪合并抓住工件后，卡盘松开，Z轴上升至合适高度，沿X轴移动至放料位置。Z轴再次下降至放料点，手爪放开后Z轴提升，然后X轴回到下一个上料过程的起始位置。
以上动作路径需与机械臂的上下料机构如料盘、卡盘等的位置相匹配，以确保X-Z两维运动的顺利进行。
3. 安装方式
根据机床结构的不同，机械臂可采取顶部或侧部安装方式。
顶部安装方式简单易行，对机床现有结构改动较小。这种方式可能影响机床外观结构和料仓布局。
侧部安装方式则需要搭建一个工作舱作为料仓，与机床内部连通。这种安装方式可提升机床的整体性和安全性。其造价较高且对机床结构改动较大。
4. 末端执行器（手爪）结构设计
工业机器人手爪多为双指气动驱动手爪，具有柔顺性夹持工件的特点。
推荐一种连杆杠杆式手爪设计。在推力作用下，连杆和杠杆使手爪产生（放松）运动。这种设计结合杠杆的力放大作用产生较大力。
5. 控制系统概述
我们为客户提供了一套完善的机械臂运动控制器和示教器。通过触摸屏进行图形化示教编程设计，用户可以轻松规划机械臂的运动轨迹并实现免代码编程。
我们还将机械臂与机床的联动操作、其他辅助机构操作及信号集成在一起。如机床启停、防护窗开关、上下料触发信号等均可通过I/O联动的方式集成在机械臂的运动控制器中实现完美的结合。