工業(yè)機器人與數控機床融合應用 2020-01-08
隨著裝備制造業(yè)的轉型升級，市場需求和技術進步的雙重作用下，近年來，工業(yè)機器人與數控機床的集成應用發(fā)展很快，應用形式不斷擴大，為當前機床智能化趨勢帶來新的驅動力，對我國機床行業(yè)的轉型升級將起到良好的作用。
針對機器人開發(fā)和機床集成應用的發(fā)展現(xiàn)狀，相關企業(yè)應建立有效的組織聯(lián)系機制，加強溝通與合作，兩個行業(yè)的集成開發(fā)應建立什么樣的技術規(guī)范和標準，以便充分實現(xiàn)資源共享和優(yōu)勢互補，形成產業(yè)發(fā)展合力！
機器人產業(yè)正迎來發(fā)展機遇的黃金時期。如何促進工業(yè)機器人產業(yè)與機床產業(yè)的融合發(fā)展，實現(xiàn)工業(yè)機器人與數控機床的相互融合，已成為現(xiàn)代裝備制造業(yè)產業(yè)升級的重要課題。
在機床制造過程中，很多崗位主要依靠工人的體力和技能，生產效率低，勞動強度大，缺乏熟練工人，很難保證產品的穩(wěn)定性和一致性，促使機床行業(yè)采用越來越多的工業(yè)機器人和智能制造技術來改造傳統(tǒng)工藝。過去，昂貴的進口機器人和生產線主要用于汽車等少數行業(yè)，但在機床等裝備制造業(yè)的應用比例相對較低，極大地制約了國內機床行業(yè)自動化程度的提高。
兩大產業(yè)現(xiàn)狀
經過“十一五”和“十二五”規(guī)劃，我國數控機床產業(yè)發(fā)展已進入中規(guī)模工業(yè)化和高檔小批量生產階段，產業(yè)整體水平基本具備國際競爭力。數控系統(tǒng)數控機床控制大腦，國內廠家已經掌握了五軸聯(lián)動數控系統(tǒng)、小線插補、動態(tài)誤差補償和控制技術，開發(fā)了高性能、高功率伺服驅動裝置，自主研發(fā)推動技術創(chuàng)新和進步，已經萌生了工業(yè)機器人的雛形，工業(yè)發(fā)展源遠流長。
目前，數控系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)、機床企業(yè)、自動化應用集成商，甚至房地產資本投資者都在嘗試進入機器人領域，掀起了機器人行業(yè)的投資熱潮。令人擔憂的是，過度的政策引導將導致“圈地優(yōu)待”，產業(yè)過度投資將導致產能過剩，缺乏創(chuàng)新驅動的低端同質競爭將導致機器人產業(yè)無序發(fā)展。值得思考的是，什么樣的企業(yè)最適合發(fā)展工業(yè)機器人？
如何提高機器人產業(yè)的整體質量？一般來說，隨著數控系統(tǒng)的建立，控制系統(tǒng)、伺服電機、伺服控制系統(tǒng)都可以大規(guī)模生產，企業(yè)具有一定的優(yōu)勢。日本funac公司的產業(yè)促進路徑是一個成功的典型案例，值得借鑒。
國內多家數控系統(tǒng)企業(yè)已進入工業(yè)機器人行業(yè)，在廣州首家數控系統(tǒng)企業(yè)，自2006年規(guī)劃發(fā)展工業(yè)機器人行業(yè)以來，已經走過了8個年頭。在積累了控制器、伺服驅動、伺服電機生產經驗的基礎上，完成了3~200kg系列工業(yè)機器人的全自主開發(fā)，產品功能包括搬運、上下機、焊接、碼垛、涂膠、拋光、切割、噴涂、分選、組裝等。
隨著勞動力成本上升、技術人員短缺、高風險環(huán)保、高強度工作等問題的凸顯，工業(yè)機器人參與生產制造得到了廣泛的認可和不斷的應用，成為社會關注的焦點。政府以此為契機，推動產業(yè)轉型升級，企業(yè)以此進行技術改造，轉變生產方式，提高經營效率。但我國機器人擁有量不大，民族品牌仍在發(fā)展中，綜合競爭力有待提高。那么，機器人產業(yè)將采取何種模式？作者認為，現(xiàn)階段更需要機器人整機企業(yè)、機器人關鍵零部件供應商和機器人集成產業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。
機器人與數控機床的集成
在數控機床加工應用領域，本地機床上下料機器人與數控機床的集成一直處于發(fā)展的前沿。從工業(yè)應用水平看，也發(fā)生了很大變化：
（1）工作島：單對單電機加，單對多在線處理。
（2）柔性制造系統(tǒng)（FMS）：基于網絡控制的柔性機械布線，應用PLC控制平臺，通過工業(yè)以太網總線連接多個機器人、多臺數控機床及其輔助設備，并根據節(jié)拍進行有序的自動生產。
（3）數字化車間：利用數字化輔助生產工具、物流技術和傳感器技術、生產過程監(jiān)控、故障在線實時反饋、數據管理處理技術、刀具信息管理、設備維護、數據管理、產品信息、記錄等功能，滿足無人化加工的需求，加工系統(tǒng)的生產計劃與作業(yè)協(xié)調集成優(yōu)化作業(yè)。
（4）智能工廠：借助智能化車間布局和ERP信息管理系統(tǒng)，最大限度地創(chuàng)新傳統(tǒng)生產模式。信息管理系統(tǒng)的數據庫可以通過網關與外部各種信息系統(tǒng)接口，將車間與erp系統(tǒng)連接起來，查詢車間的生產狀態(tài)，實現(xiàn)企業(yè)資源的高效配置。借助其短信平臺和電子郵件平臺，可以實時向管理員報告設備故障、生產進度等信息。
工業(yè)機器人與數控機床集成化發(fā)展途徑
1.加工制造方面
機器人參與機床結構件的加工制造實現(xiàn)自動化，專用機床為機器人提供專用減速器的精密加工，提高加工工藝質量和批量生產效率等，具有很大的集成和發(fā)展空間。借助兩家公司的戰(zhàn)略合作，機器人企業(yè)可以借助機床制造商的制造和技術能力實現(xiàn)以下目標：
（1）對于機器人本體鑄造和減速器結構件，共同研究批量精密制造技術的形成，提高機器人批量生產能力和技術水平，克服可靠性和一致性技術，實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、精確的節(jié)拍生產。
（2）對于機器人工裝夾具與加工生產線的集成能力，借助各大機床廠的大量終端客戶渠道資源，委托機器人進行推廣應用。
（3）機床的研發(fā)、生產材料及零部件的波動處理、單刀鏟削、倒角、拋光磨削、焊接、噴涂（粉末）等自動化、柔性化生產，迫切需要工業(yè)機器人、機床企業(yè)和工業(yè)機器人聯(lián)合開發(fā)；實現(xiàn)了機床零件的自動化加工，機床制造技術水平。
（4）工業(yè)機器人機械本體的關鍵部件，如轉盤、大臂、箱體、支撐套、小臂、腕部等，對尺寸精度和幾何公差有較高要求，對加工設備、夾具、測量儀器等也有較高要求。機器人減速器的擺線齒殼、行星針輪、偏心軸、行星架等關鍵零件的結構優(yōu)化和加工，在國內的加工設備、裝配工藝和精度檢測等方面還很難實現(xiàn)。但在利用國產數控機床完成相關加工的基礎上，有利于提高我國高端精密機械零部件的設計加工水平，促進國產數控設備和國產數控機床的應用和發(fā)展。
2.在集成應用方面
機床送料和卸料機器人實現(xiàn)機械柔性生產線將是一種方便有效的推廣方式。擁有約200萬國產數控機床、機床企業(yè)首先應用的上料柔性加工機床生產線，將有很大的市場需求，也有助于推動機床制造業(yè)的發(fā)展趨勢，如自動化、數字化和網絡化生產方式，其中可以實現(xiàn)智能化控制、信息化管理，可以提高生產效率和產品質量，提高工藝管理水平，促進制造設備整體水平的提升。例如，廣州數控與大連機床、寶雞機床等機床制造企業(yè)形成戰(zhàn)略合作關系，共同研發(fā)機器人專用機床、加工技術應用等項目。以及機器人機結合自動柔性生產的應用，促進了雙方在各自工業(yè)應用中的相互融合。
國內機器人和機床行業(yè)與國際先進水平存在差距。特別是工業(yè)機器人作為一個新興產業(yè)，無論是制造技術水平、控制系統(tǒng)還是綜合應用經驗，都比國內機床行業(yè)起步晚。無論是技術標準的成熟程度，還是專業(yè)人才的水平，都制約著當前的發(fā)展速度，需要在探索中尋求進步。但我們認為，二者的深度融合對于提高我國裝備制造業(yè)的綜合競爭力具有重要意義。
來源：中國工控網