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工业机器人与数控机床融合应用 2020-01-08

随着装备制造业的转型升级,市场需求和技术进步的双重作用下,近年来,工业机器人与数控机床的集成应用发展很快,应用形式不断扩大,为当前机床智能化趋势带来新的驱动力,对我国机床行业的转型升级将起到良好的作用。

  针对机器人开发和机床集成应用的发展现状,相关企业应建立有效的组织联系机制,加强沟通与合作,两个行业的集成开发应建立什么样的技术规范和标准,以便充分实现资源共享和优势互补,形成产业发展合力!

  机器人产业正迎来发展机遇的黄金时期。如何促进工业机器人产业与机床产业的融合发展,实现工业机器人与数控机床的相互融合,已成为现代装备制造业产业升级的重要课题。

  在机床制造过程中,很多岗位主要依靠工人的体力和技能,生产效率低,劳动强度大,缺乏熟练工人,很难保证产品的稳定性和一致性,促使机床行业采用越来越多的工业机器人和智能制造技术来改造传统工艺。过去,昂贵的进口机器人和生产线主要用于汽车等少数行业,但在机床等装备制造业的应用比例相对较低,极大地制约了国内机床行业自动化程度的提高。

  两大产业现状

  经过“十一五”和“十二五”规划,我国数控机床产业发展已进入中规模工业化和高档小批量生产阶段,产业整体水平基本具备国际竞争力。数控系统数控机床控制大脑,国内厂家已经掌握了五轴联动数控系统、小线插补、动态误差补偿和控制技术,开发了高性能、高功率伺服驱动装置,自主研发推动技术创新和进步,已经萌生了工业机器人的雏形,工业发展源远流长。

  目前,数控系统开发企业、机床企业、自动化应用集成商,甚至房地产资本投资者都在尝试进入机器人领域,掀起了机器人行业的投资热潮。令人担忧的是,过度的政策引导将导致“圈地优待”,产业过度投资将导致产能过剩,缺乏创新驱动的低端同质竞争将导致机器人产业无序发展。值得思考的是,什么样的企业最适合发展工业机器人?

  如何提高机器人产业的整体质量?一般来说,随着数控系统的建立,控制系统、伺服电机、伺服控制系统都可以大规模生产,企业具有一定的优势。日本funac公司的产业促进路径是一个成功的典型案例,值得借鉴。

  国内多家数控系统企业已进入工业机器人行业,在广州首家数控系统企业,自2006年规划发展工业机器人行业以来,已经走过了8个年头。在积累了控制器、伺服驱动、伺服电机生产经验的基础上,完成了3~200kg系列工业机器人的全自主开发,产品功能包括搬运、上下机、焊接、码垛、涂胶、抛光、切割、喷涂、分选、组装等。

  随着劳动力成本上升、技术人员短缺、高风险环保、高强度工作等问题的凸显,工业机器人参与生产制造得到了广泛的认可和不断的应用,成为社会关注的焦点。政府以此为契机,推动产业转型升级,企业以此进行技术改造,转变生产方式,提高经营效率。但我国机器人拥有量不大,民族品牌仍在发展中,综合竞争力有待提高。那么,机器人产业将采取何种模式?作者认为,现阶段更需要机器人整机企业、机器人关键零部件供应商和机器人集成产业链的协同发展。  

  机器人与数控机床的集成

  在数控机床加工应用领域,本地机床上下料机器人与数控机床的集成一直处于发展的前沿。从工业应用水平看,也发生了很大变化:

  (1)工作岛:单对单电机加,单对多在线处理。

  (2)柔性制造系统(FMS):基于网络控制的柔性机械布线,应用PLC控制平台,通过工业以太网总线连接多个机器人、多台数控机床及其辅助设备,并根据节拍进行有序的自动生产。

  (3)数字化车间:利用数字化辅助生产工具、物流技术和传感器技术、生产过程监控、故障在线实时反馈、数据管理处理技术、刀具信息管理、设备维护、数据管理、产品信息、记录等功能,满足无人化加工的需求,加工系统的生产计划与作业协调集成优化作业。

  (4)智能工厂:借助智能化车间布局和ERP信息管理系统,最大限度地创新传统生产模式。信息管理系统的数据库可以通过网关与外部各种信息系统接口,将车间与erp系统连接起来,查询车间的生产状态,实现企业资源的高效配置。借助其短信平台和电子邮件平台,可以实时向管理员报告设备故障、生产进度等信息。

  工业机器人与数控机床集成化发展途径 


  1.加工制造方面

  机器人参与机床结构件的加工制造实现自动化,专用机床为机器人提供专用减速器的精密加工,提高加工工艺质量和批量生产效率等,具有很大的集成和发展空间。借助两家公司的战略合作,机器人企业可以借助机床制造商的制造和技术能力实现以下目标:

  (1)对于机器人本体铸造和减速器结构件,共同研究批量精密制造技术的形成,提高机器人批量生产能力和技术水平,克服可靠性和一致性技术,实现高效、稳定、精确的节拍生产。

  (2)对于机器人工装夹具与加工生产线的集成能力,借助各大机床厂的大量终端客户渠道资源,委托机器人进行推广应用。

  (3)机床的研发、生产材料及零部件的波动处理、单刀铲削、倒角、抛光磨削、焊接、喷涂(粉末)等自动化、柔性化生产,迫切需要工业机器人、机床企业和工业机器人联合开发;实现了机床零件的自动化加工,机床制造技术水平。

  (4)工业机器人机械本体的关键部件,如转盘、大臂、箱体、支撑套、小臂、腕部等,对尺寸精度和几何公差有较高要求,对加工设备、夹具、测量仪器等也有较高要求。机器人减速器的摆线齿壳、行星针轮、偏心轴、行星架等关键零件的结构优化和加工,在国内的加工设备、装配工艺和精度检测等方面还很难实现。但在利用国产数控机床完成相关加工的基础上,有利于提高我国高端精密机械零部件的设计加工水平,促进国产数控设备和国产数控机床的应用和发展。

  2.在集成应用方面

  机床送料和卸料机器人实现机械柔性生产线将是一种方便有效的推广方式。拥有约200万国产数控机床、机床企业首先应用的上料柔性加工机床生产线,将有很大的市场需求,也有助于推动机床制造业的发展趋势,如自动化、数字化和网络化生产方式,其中可以实现智能化控制、信息化管理,可以提高生产效率和产品质量,提高工艺管理水平,促进制造设备整体水平的提升。例如,广州数控与大连机床、宝鸡机床等机床制造企业形成战略合作关系,共同研发机器人专用机床、加工技术应用等项目。以及机器人机结合自动柔性生产的应用,促进了双方在各自工业应用中的相互融合。

  国内机器人和机床行业与国际先进水平存在差距。特别是工业机器人作为一个新兴产业,无论是制造技术水平、控制系统还是综合应用经验,都比国内机床行业起步晚。无论是技术标准的成熟程度,还是专业人才的水平,都制约着当前的发展速度,需要在探索中寻求进步。但我们认为,二者的深度融合对于提高我国装备制造业的综合竞争力具有重要意义。

来源:中国工控网


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