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工業(yè)機(jī)器人與機(jī)床集成 智能制造迎來(lái)新時(shí)代
2022-01-25 14:08:21<

工業(yè)機(jī)器人正大踏步走進(jìn)機(jī)床領(lǐng)域,并與機(jī)床結(jié)合在一起,為用戶提供各種個(gè)性化的智能制造裝備。目前國(guó)內(nèi)企業(yè)在機(jī)床上應(yīng)用機(jī)器人還處于起步階段,許多理論和實(shí)踐問(wèn)題還沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)與解決。

  一、機(jī)器人與機(jī)床集成應(yīng)用的快速發(fā)展

  權(quán)威的專業(yè)展覽會(huì)是反映一個(gè)行業(yè)總體情況和技術(shù)趨勢(shì)的最佳窗口。

  形成這種快速發(fā)展趨勢(shì)的原因,固然與我國(guó)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來(lái)的引領(lǐng)和催化作用、我國(guó)人力成本的快速提高、工業(yè)機(jī)器人價(jià)格降低與性能提高這些普遍因素有很大關(guān)系,同時(shí)也有機(jī)床領(lǐng)域的特殊原因,一是當(dāng)前隨著機(jī)床數(shù)控技術(shù)的不斷完善,各種自動(dòng)檢測(cè)、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)的成熟,機(jī)床技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入智能化新階段,機(jī)器人的加入只是起到了一種推波助瀾的作用;二是機(jī)器人與機(jī)床的集成應(yīng)用還具有一些特殊優(yōu)勢(shì),例如,機(jī)床密度加大,廠房利用率提高;輔助時(shí)間縮短,提高機(jī)床工作效率;操作精確性和可重復(fù)性比自然人高;工傷的可能性大為減少;可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作,而沒(méi)有情緒問(wèn)題和情感需求,等等。

  二、機(jī)器人與機(jī)床集成應(yīng)用的主要形式

  在焊接、搬運(yùn)、碼垛、裝配等大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域里,工業(yè)機(jī)器人是作為主機(jī)使用的。與此不同,與機(jī)床配套的機(jī)器人一般是作為輔機(jī)來(lái)發(fā)揮作用的。當(dāng)前具體的應(yīng)用形式主要有:

  (1)單機(jī)上下料

  單機(jī)上下料是機(jī)器人在機(jī)床上最典型和最成熟的應(yīng)用。它比人工上下料更準(zhǔn)確、迅速、安全。對(duì)生產(chǎn)批量大、加工時(shí)間短的中小零件加工,或需吊裝的笨重工件而言,機(jī)器人上下料的優(yōu)勢(shì)特別明顯。

  機(jī)器人與機(jī)床的結(jié)構(gòu)關(guān)系分為機(jī)器人安裝于機(jī)床外部和與機(jī)床構(gòu)成一體兩種形式。安裝于機(jī)床外部的機(jī)器人,又分為固定式、移動(dòng)式和?架式等類型。

  (2)機(jī)器人與機(jī)床組成柔性生產(chǎn)線

  由機(jī)器人承擔(dān)工件的工序轉(zhuǎn)換工作,與若干臺(tái)機(jī)床組成柔性生產(chǎn)線,是一種比單機(jī)上下料更為復(fù)雜也更有價(jià)值的一種應(yīng)用。在當(dāng)前工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中,市場(chǎng)需求越來(lái)越旺盛。

  在這種應(yīng)用場(chǎng)合下,機(jī)床布局取決于工藝路線和現(xiàn)場(chǎng)條件等因素。常見(jiàn)的有L型、U型和直線型、對(duì)面布置等形式,其中三臺(tái)數(shù)控機(jī)床構(gòu)成U型的布局,由一臺(tái)機(jī)器人在場(chǎng)地中間進(jìn)行工件轉(zhuǎn)換,這種布局十分緊湊。

  (3)與機(jī)床共同完成加工工藝過(guò)程

  機(jī)器人夾持工件在沖剪、折彎?rùn)C(jī)上實(shí)現(xiàn)加工操作,不僅是簡(jiǎn)單的上下料,而是替代了所有原來(lái)的人工作業(yè)。這比人工操作現(xiàn)加準(zhǔn)確和快速,從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。尤其是徹底解決了沖壓類機(jī)床的工傷隱患。

  (4)獨(dú)立完成加工工序

  給機(jī)器人裝上專用手爪,機(jī)器人可以完成切割、打磨、拋光、清洗等工藝過(guò)程。甚至于可以讓機(jī)器人直接夾持切削工具,對(duì)工件進(jìn)行打孔、攻絲、鉚接,也可以進(jìn)行切削加工。在這種情形下,機(jī)器人本身就是一臺(tái)機(jī)床。

  具備視覺(jué)、觸覺(jué)的機(jī)器人可以用于組裝、零件分選等復(fù)雜工序,即使是上下料,也可以不用帶有定位裝置的專用工位器具。

  給機(jī)器人裝備特殊手爪,可用于高溫環(huán)境下作業(yè)的鑄造、鍛造機(jī)械,完成取鐵水、澆注、上下熱毛坯、更換熱態(tài)的模具等人工難以直接完成的工作。

  工業(yè)機(jī)器人是一種高柔性的通用自動(dòng)化裝置,它的應(yīng)用場(chǎng)合和功能具有無(wú)限的拓展空間。在與機(jī)床的集成應(yīng)用中,工業(yè)機(jī)器人的具體應(yīng)用形式也在不斷發(fā)掘和創(chuàng)新當(dāng)中。

  三、國(guó)內(nèi)機(jī)床企業(yè)研制與應(yīng)用機(jī)器人的情況

  由于工業(yè)機(jī)器人在原理和結(jié)構(gòu)上與數(shù)控機(jī)床有很多相似之處,都是由數(shù)控系統(tǒng)控制、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)精確位置移動(dòng)的自動(dòng)裝置,因此機(jī)床制造企業(yè)在工業(yè)機(jī)器人的研制上具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。因此,國(guó)內(nèi)外有不少機(jī)器人制造企業(yè)都有機(jī)床制造的根底。

  國(guó)內(nèi)也有一些目光敏銳的機(jī)床企業(yè),察覺(jué)到即將到來(lái)的巨大商機(jī),從幾年前就介入了工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)制造。目前國(guó)內(nèi)開(kāi)展機(jī)器人研制的機(jī)床企業(yè)主要有兩類,一類是數(shù)控系統(tǒng)廠商,如廣數(shù)、華中數(shù)控、南京埃斯頓、大連光洋、成都廣泰;另一類是產(chǎn)品門類比較齊全,在承接成套項(xiàng)目上具有優(yōu)勢(shì)的主機(jī)廠,如大連機(jī)床、沈陽(yáng)機(jī)床、西安北村等。此外,以精密齒輪制造見(jiàn)長(zhǎng)的秦川機(jī)床集團(tuán),經(jīng)過(guò)多年刻苦攻關(guān),成功研制出了機(jī)器人專用的RV減速器,并已開(kāi)始走向產(chǎn)業(yè)化。

  這些企業(yè)中,廣州數(shù)控和南京埃斯頓已經(jīng)進(jìn)入國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的主要生產(chǎn)廠家行列,具有相當(dāng)?shù)闹群陀绊懥ΑV州數(shù)控起步研制工業(yè)機(jī)器人已有六、七年時(shí)間,現(xiàn)在已經(jīng)具有1000臺(tái)的生產(chǎn)能力,在機(jī)床應(yīng)用方面也積累了很多成功案例。南京埃斯頓則更側(cè)重于機(jī)器人在成形機(jī)床上的應(yīng)用。

  四、目前需關(guān)注和解決的一些問(wèn)題

  目前國(guó)內(nèi)企業(yè)在機(jī)床上應(yīng)用機(jī)器人還處于起步階段,許多理論和實(shí)踐問(wèn)題還沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)與解決。例如最多見(jiàn)的應(yīng)用形式還是將機(jī)床和機(jī)器人簡(jiǎn)單地組合在一起,各自使用一套控制系統(tǒng)。要充分發(fā)揮機(jī)器人與機(jī)床集成應(yīng)用的優(yōu)勢(shì),還需做出不懈努力。

  (1)機(jī)床企業(yè)研制機(jī)器人應(yīng)充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)相關(guān)的固有優(yōu)勢(shì),樹(shù)立更高的發(fā)展目標(biāo)

  從基礎(chǔ)理論的研究與應(yīng)用,到制造與裝配工藝的完善,到減速器、伺服電機(jī)等基礎(chǔ)零部件的突破,不斷努力,為提升國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的水平和質(zhì)量做出貢獻(xiàn)。

  (2)為促進(jìn)機(jī)床與機(jī)器人集



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