工業機器人與機床集成智能制造迎來新時代

时间：2020-04-28

工業機器人正大踏步走進機床領域，並與機床結合在壹起，為用戶提供各種個性化的智能制造裝備。目前國內企業在機床上應用機器人還處於起步階段，許多理論和實踐問題還沒有充分認識與解決。

壹、機器人與機床集成應用的快速發展

權威的專業展覽會是反映壹個行業總體情況和技術趨勢的较佳窗口。

形成這種快速發展趨勢的原因，固然與我國工業轉型升級帶來的引領和催化作用、我國人力成本的快速提高、工業機器人價格降低與性能提高這些普遍因素有很大關系，同時也有機床領域的特殊原因，壹是當前隨著機床數控技術的不斷完善，各種自動檢測、動態補償技術的成熟，機床技術的發展已經進入智能化新階段，機器人的加入只是起到了壹種推波助瀾的作用;二是機器人與機床的集成應用還具有壹些特殊優勢，例如，機床密度加大，廠房利用率提高;輔助時間縮短，提高機床工作效率;操作精確性和可重復性比自然人高;工傷的可能性大為減少;可長時間連續工作，而沒有情緒問題和情感需求，等等。

二、機器人與機床集成應用的主要形式

在焊接、搬運、碼垛、裝配等大多數應用領域裏，工業機器人是作為主機使用的。與此不同，與機床配套的機器人壹般是作為輔機來發揮作用的。當前具體的應用形式主要有：

(1)單機上下料

單機上下料是機器人在機床上较典型和较成熟的應用。它比人工上下料更準確、迅速、安全。對生產批量大、加工時間短的中小零件加工，或需吊裝的笨重工件而言，機器人上下料的優勢特別明顯。

機器人與機床的結構關系分為機器人安裝於機床外部和與機床構成壹體兩種形式。安裝於機床外部的機器人，又分為固定式、移動式和?架式等類型。

(2)機器人與機床組成柔性生產線

由機器人承擔工件的工序轉換工作，與若幹臺機床組成柔性生產線，是壹種比單機上下料更為復雜也更有價值的壹種應用。在當前工業轉型升級過程中，市場需求越來越旺盛。

在這種應用場合下，機床布局取決於工藝路線和現場條件等因素。常見的有L型、U型和直線型、對面布置等形式，其中三臺數控機床構成U型的布局，由壹臺機器人在場地中間進行工件轉換，這種布局十分緊湊。

(3)與機床共同完成加工工藝過程

機器人夾持工件在沖剪、折彎機上實現加工操作，不僅是簡單的上下料，而是替代了所有原來的人工作業。這比人工操作現加準確和快速，從而提高了產品質量和生產效率。尤其是徹底解決了沖壓類機床的工傷隱患。

(4)獨立完成加工工序

給機器人裝上專用手爪，機器人可以完成切割、打磨、拋光、清洗等工藝過程。甚至於可以讓機器人直接夾持切削工具，對工件進行打孔、攻絲、鉚接，也可以進行切削加工。在這種情形下，機器人本身就是壹臺機床。

具備視覺、觸覺的機器人可以用於組裝、零件分選等復雜工序，即使是上下料，也可以不用帶有定位裝置的專用工位器具。

給機器人裝備特殊手爪，可用於高溫環境下作業的鑄造、鍛造機械，完成取鐵水、澆註、上下熱毛坯、更換熱態的模具等人工難以直接完成的工作。

工業機器人是壹種高柔性的通用自動化裝置，它的應用場合和功能具有無限的拓展空間。在與機床的集成應用中，工業機器人的具體應用形式也在不斷發掘和創新當中。

三、目前需關註和解決的壹些問題

目前國內企業在機床上應用機器人還處於起步階段，許多理論和實踐問題還沒有充分認識與解決。例如较多見的應用形式還是將機床和機器人簡單地組合在壹起，各自使用壹套控制系統。要充分發揮機器人與機床集成應用的優勢，還需做出不懈努力。

(1)機床企業研制機器人應充分發揮產業相關的固有優勢，樹立更高的發展目標

從基礎理論的研究與應用，到制造與裝配工藝的完善，到減速器、伺服電機等基礎零部件的突破，不斷努力，為提升國產機器人的水平和質量做出貢獻。

(2)為促進機床與機器人集成應用水平的提升，應加緊相關的技術標準的研究與制定

在這壹領域，對機床和機器人的控制系統和機械結構都有壹些特殊要求，需要通過標準的制定進行規範。

(3)應積極開展機器人專門人才的培養和相關知識的普及

由於是新興產業，機器人的研制和應用人才都很**。特別是應用方面，目前在國內，無論是機器人集成商還是用戶，知識和經驗還不同程度地匱乏，往往因此導致項目的挫折和失敗。

(4)與機器人協同工作的機床應具有足夠的自動化功能

例如加工精度的自動檢測、刀具磨損情況的自動檢測與補償及刀具的自動更換等，從而保證柔性工作單元的連續穩定運行。

(5)對協同工作的機器人和機床應進行聯合設計，分別進行必要的適應性改變

這裏不僅有機械結構(例如防護結構)的改變，也有控制系統的整合、各類傳感器的布置等，從而形成壹個空間布局統壹合理、功能相互協調的有機整體。

鑒於機器人研制以及與機床集成應用的發展現狀，相關企業應建立有效的組織聯絡機制，以加強溝通與合作，充分做到資源共享與優勢互補，及時建立必要的技術規範與標準，形成產業發展的合力。這對我國機床工具行業的轉型升級也必將起到有益的推動作用。

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