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工業機器人與數控機床融合應用 2020-01-08

隨著裝備制造業的轉型升級,市場需求和技術進步的雙重作用下,近年來,工業機器人與數控機床的集成應用發展很快,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,對我國機床行業的轉型升級將起到良好的作用。

  針對機器人開發和機床集成應用的發展現狀,相關企業應建立有效的組織聯系機制,加強溝通與合作,兩個行業的集成開發應建立什么樣的技術規范和標準,以便充分實現資源共享和優勢互補,形成產業發展合力!

  機器人產業正迎來發展機遇的黃金時期。如何促進工業機器人產業與機床產業的融合發展,實現工業機器人與數控機床的相互融合,已成為現代裝備制造業產業升級的重要課題。

  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,很難保證產品的穩定性和一致性,促使機床行業采用越來越多的工業機器人和智能制造技術來改造傳統工藝。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,但在機床等裝備制造業的應用比例相對較低,極大地制約了國內機床行業自動化程度的提高。

  兩大產業現狀

  經過“十一五”和“十二五”規劃,我國數控機床產業發展已進入中規模工業化和高檔小批量生產階段,產業整體水平基本具備國際競爭力。數控系統數控機床控制大腦,國內廠家已經掌握了五軸聯動數控系統、小線插補、動態誤差補償和控制技術,開發了高性能、高功率伺服驅動裝置,自主研發推動技術創新和進步,已經萌生了工業機器人的雛形,工業發展源遠流長。

  目前,數控系統開發企業、機床企業、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,掀起了機器人行業的投資熱潮。令人擔憂的是,過度的政策引導將導致“圈地優待”,產業過度投資將導致產能過剩,缺乏創新驅動的低端同質競爭將導致機器人產業無序發展。值得思考的是,什么樣的企業最適合發展工業機器人?

  如何提高機器人產業的整體質量?一般來說,隨著數控系統的建立,控制系統、伺服電機、伺服控制系統都可以大規模生產,企業具有一定的優勢。日本funac公司的產業促進路徑是一個成功的典型案例,值得借鑒。

  國內多家數控系統企業已進入工業機器人行業,在廣州首家數控系統企業,自2006年規劃發展工業機器人行業以來,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系列工業機器人的全自主開發,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、高風險環保、高強度工作等問題的凸顯,工業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,推動產業轉型升級,企業以此進行技術改造,轉變生產方式,提高經營效率。但我國機器人擁有量不大,民族品牌仍在發展中,綜合競爭力有待提高。那么,機器人產業將采取何種模式?作者認為,現階段更需要機器人整機企業、機器人關鍵零部件供應商和機器人集成產業鏈的協同發展。  

  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展的前沿。從工業應用水平看,也發生了很大變化:

 ?。?)工作島:單對單電機加,單對多在線處理。

 ?。?)柔性制造系統(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,并根據節拍進行有序的自動生產。

 ?。?)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,加工系統的生產計劃與作業協調集成優化作業。

 ?。?)智能工廠:借助智能化車間布局和ERP信息管理系統,最大限度地創新傳統生產模式。信息管理系統的數據庫可以通過網關與外部各種信息系統接口,將車間與erp系統連接起來,查詢車間的生產狀態,實現企業資源的高效配置。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。

  工業機器人與數控機床集成化發展途徑 


  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展空間。借助兩家公司的戰略合作,機器人企業可以借助機床制造商的制造和技術能力實現以下目標:

 ?。?)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,實現高效、穩定、精確的節拍生產。

 ?。?)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。

 ?。?)機床的研發、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,迫切需要工業機器人、機床企業和工業機器人聯合開發;實現了機床零件的自動化加工,機床制造技術水平。

 ?。?)工業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。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展。

  2.在集成應用方面

  機床送料和卸料機器人實現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的發展趨勢,如自動化、數字化和網絡化生產方式,其中可以實現智能化控制、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形成戰略合作關系,共同研發機器人專用機床、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應用中的相互融合。

  國內機器人和機床行業與國際先進水平存在差距。特別是工業機器人作為一個新興產業,無論是制造技術水平、控制系統還是綜合應用經驗,都比國內機床行業起步晚。無論是技術標準的成熟程度,還是專業人才的水平,都制約著當前的發展速度,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的綜合競爭力具有重要意義。

來源:中國工控網


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