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工業機器人應用理論及實踐問題分析
文章來源:拓木自動化 人氣:1090 發表時間:2020-06-04

  工業機器人正大踏步走進機床領域,并與機床結合在一起,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于起步階段,許多理論和實踐問題還沒有充分認識與解決。

  應用情況分析

  在焊接、搬運、碼垛、裝配等大多數應用領域里,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一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最典型和最成熟的應用。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于機床外部和與機床構成一體兩種形式。安裝于機床外部的機器人,又分為固定式、移動式和桁架式等類型。

  (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,與若干臺機床組成柔性生產線,是一種比單機上下料更為復雜也更有價值的一種應用。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,機床布局取決于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,由一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。甚至于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,機器人本身就是一臺機床。

  具備視覺、觸覺的機器人可以用于組裝、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,可用于高溫環境下作業的鑄造、鍛造機械,完成取鐵水、澆注、上下熱毛坯、更換熱態的模具等人工難以直接完成的工作。

  工業機器人是一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。

  目前需關注和解決的一些問題

  目前國內企業在機床上應用機器人還處于起步階段,許多理論和實踐問題還沒有充分認識與解決。例如最多見的應用形式還是將機床和機器人簡單地組合在一起,各自使用一套控制系統。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

  在這一領域,對機床和機器人的控制系統和機械結構都有一些特殊要求,需要通過標準的制定進行規范。

  (3)應積極開展機器人專門人才的培養和相關知識的普及

  由于是新興產業,機器人的研制和應用人才都很稀缺。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

  這里不僅有機械結構(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,從而形成一個空間布局統一合理、功能相互協調的有機整體。

  鑒于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范與標準,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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