一種自動(dòng)化技術(shù)方案的機(jī)器人可提高機(jī)床的生產(chǎn)率
自世界機(jī)器人報(bào)道發(fā)布以來(lái)，有關(guān)越來(lái)越多的機(jī)器人將會(huì)進(jìn)入到工人隊(duì)伍中去并在若干年后與工人們一起確定生產(chǎn)規(guī)劃的信息已經(jīng)眾所周知了。盡管人們對(duì)于兩位數(shù)百分比的增長(zhǎng)速度已經(jīng)不會(huì)感到驚訝，但是自動(dòng)化技術(shù)仍然是生產(chǎn)領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力。從2015～2019年這段時(shí)間里，機(jī)器人行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展通道。根據(jù)IFR的數(shù)據(jù)，到2019年為止，全球投入使用的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量將會(huì)增長(zhǎng)到大約290萬(wàn)臺(tái)，比創(chuàng)紀(jì)錄的2015年大約增加了100萬(wàn)臺(tái)。
一種自動(dòng)化技術(shù)方案的機(jī)器人
工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、協(xié)助機(jī)器人和類(lèi)人機(jī)器人的出鏡率越來(lái)越高。現(xiàn)在機(jī)器人也可作為機(jī)床領(lǐng)域的直接的自動(dòng)化技術(shù)方案而存在。雖然機(jī)床的自動(dòng)化技術(shù)并非是一個(gè)新的領(lǐng)域，但是在最近一屆的AMB展會(huì)上它還是成為了一顆耀眼的新星。Mazak、Schuler、Vollmer、Trumpf、Matsuura和DMGMORI等均是市場(chǎng)上的知名品牌，無(wú)一例外地加強(qiáng)了把自動(dòng)化技術(shù)集成到其各自產(chǎn)品里的力度。
對(duì)自動(dòng)化技術(shù)日益增長(zhǎng)的需求源自何方？斯圖加特研究所機(jī)構(gòu)（IfW）的高級(jí)工程師ThomasStehle博士表示：在自動(dòng)化技術(shù)背后存在著一種需要進(jìn)一步提高制造流程的效率和經(jīng)濟(jì)性的愿望或要求。同時(shí)也應(yīng)該看到這方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，例如可以達(dá)到更高的加工精度、縮短主要生產(chǎn)時(shí)間和生產(chǎn)輔助時(shí)間和提高設(shè)備安全性等。
但是，用戶(hù)的這種要求也并非是在最近一屆AMB展會(huì)上才提出的。恰恰相反，因這種熱門(mén)展示幾乎令人產(chǎn)生某種疑惑，即這種對(duì)機(jī)床設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越高的關(guān)注度似乎來(lái)得太遲了。
數(shù)十年來(lái)，機(jī)床一直處于不斷改進(jìn)之中，生產(chǎn)效率也在持續(xù)提高。但在最近幾年里，生產(chǎn)率的提升受到了制約，這是因?yàn)橄嚆暯拥淖鳂I(yè)流程，例如裝卸和物流等，并沒(méi)有以相似的速度在增長(zhǎng)。在整體生產(chǎn)率提升方面，機(jī)床設(shè)備的自動(dòng)化裝卸和工件輸送是一個(gè)必然的滯后環(huán)節(jié)。弗勞恩霍夫制造工程與自動(dòng)化公司（IPA）的機(jī)器人與輔助系統(tǒng)部門(mén)的項(xiàng)目經(jīng)理UlrichSchneider這樣描述機(jī)床與其環(huán)境之間的發(fā)展差距。
產(chǎn)品越來(lái)越受到市場(chǎng)追捧，由此也可驗(yàn)證自動(dòng)化機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。kuka公司是一家機(jī)器人與設(shè)備及系統(tǒng)技術(shù)的供應(yīng)廠商。多年以來(lái)，Kuka公司在機(jī)床自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域的年增長(zhǎng)率達(dá)到了50%，而我們這才算是剛剛開(kāi)始。在許多制造環(huán)節(jié)中還隱藏著能夠提升生產(chǎn)率而未被利用的潛力。機(jī)床制造廠商把握住這種發(fā)展趨勢(shì)并與我們加強(qiáng)了合作，以便能夠向用戶(hù)提供全套技術(shù)方案。Kuka公司機(jī)床自動(dòng)化市場(chǎng)經(jīng)理AndreasSchuhbauer說(shuō)道。
MazakIntegrex型機(jī)床上的Kuka機(jī)器人
可以反映出這種技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的是，機(jī)床設(shè)備制造廠商Mazak公司在AMB展會(huì)上首次展出了與Kuka公司的合作成果。這項(xiàng)技術(shù)成果源于該公司的用戶(hù)對(duì)一種整體技術(shù)解決方案的要求，它在特性數(shù)據(jù)方面可以與MazakIntegrex-i系列機(jī)床產(chǎn)品達(dá)到極佳的匹配。自19世紀(jì)70年代以來(lái)，Mazak公司在生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)方面已經(jīng)擁有很強(qiáng)的實(shí)力并可提供成熟的自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)品，例如針對(duì)加工中心的Palletech系統(tǒng)產(chǎn)品。在新的全自動(dòng)技術(shù)方案上，Kuka公司可以為MazakIntegrex-i系列設(shè)備提供硬件，在Mazak公司自己的設(shè)計(jì)部門(mén)里可以編制出生產(chǎn)程序和接口與流程程序。
帶有機(jī)器人的Integrex技術(shù)方案的一個(gè)特點(diǎn)便是極佳的靈活性。Integrex系列設(shè)備以其對(duì)工件的全能加工能力展示出極大的靈活性并達(dá)到很高的質(zhì)量水平，即使是小批量生產(chǎn)，亦是如此，因此很適合于今天的制造要求。我們?cè)谶@方面看到了很明顯的增長(zhǎng)潛力，并于2015年與在德國(guó)新成立的設(shè)計(jì)部門(mén)一起擴(kuò)展了我們的能力，來(lái)配合此類(lèi)技術(shù)解決方案。YamazakiMazak德國(guó)公司市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理JohannesBurkart解釋說(shuō)。通過(guò)Mazak機(jī)床設(shè)備與機(jī)器人的結(jié)合使用，可以生成一個(gè)完整的技術(shù)包，因?yàn)闄C(jī)器人不僅可以搬運(yùn)工件，同時(shí)也可以被擴(kuò)展到對(duì)刀具的搬運(yùn)上。
集成在MazakIntegrex設(shè)備上的Kuka機(jī)器人不僅可承接工件傳送任務(wù)，同時(shí)也可擴(kuò)展到對(duì)刀具搬運(yùn)的功能
此外，在機(jī)器人工作站里還可以安裝各種各樣的特殊功能，例如安裝一個(gè)光學(xué)或激光系統(tǒng)或一個(gè)去毛刺的加工站。
自動(dòng)化技術(shù)也往往會(huì)牽涉到一個(gè)成本的問(wèn)題。當(dāng)然，機(jī)器人工作站的投資成本對(duì)于機(jī)床來(lái)說(shuō)可能會(huì)翻倍，因此許多最終用戶(hù)在過(guò)去往往會(huì)不愿意在自動(dòng)化技術(shù)上進(jìn)行投入。但是，市場(chǎng)上存在著對(duì)供貨期更短和加工批量更小等方面的要求，加上企業(yè)員工工資與物流成本的日益增長(zhǎng)，這使得越來(lái)越多的用戶(hù)相信在自動(dòng)化技術(shù)上投入的必要性。由于機(jī)床的利用率得到了提高，因此在自動(dòng)化技術(shù)上的投資常常可在不到兩年的時(shí)間里得到回收。Schuhbauer為尚未作出決定的企業(yè)做說(shuō)服工作。他表示：當(dāng)所加工的部件品種繁多時(shí)，使用機(jī)器人就是劃算的。這是因?yàn)闄C(jī)器人可以有效利用生產(chǎn)輔助時(shí)間并可實(shí)施鏜孔、梳刷和去毛刺等項(xiàng)工作，以實(shí)現(xiàn)比手工作業(yè)更高的質(zhì)量。同時(shí)，機(jī)器人還可以協(xié)助機(jī)床工作，這樣可以提高機(jī)床的產(chǎn)量，并由此縮短設(shè)備的投資回收期，有時(shí)可以縮短至一年以?xún)?nèi)。Kuka公司則屬于少數(shù)幾家既可以從機(jī)器人的專(zhuān)有技術(shù)，也可以從系統(tǒng)與設(shè)備專(zhuān)有技術(shù)中獲利的企業(yè)之一。企業(yè)內(nèi)部各部門(mén)的緊密合作闡明了機(jī)床自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)例子，即KukaSystems部門(mén)的Flexfellow型機(jī)床和KukaRobotics部門(mén)的LBRiiwa型機(jī)器人對(duì)KukaIndustries部門(mén)的摩擦焊接設(shè)備進(jìn)行裝料和卸料。
在Merz機(jī)床制造廠里，一臺(tái)KukaKR-Fortec型機(jī)器人可以連接四臺(tái)加工中心
如同所有的技術(shù)整合一樣，自動(dòng)化機(jī)床也提出了有關(guān)合適的接口和界面方面的問(wèn)題。機(jī)床自動(dòng)化的最大障礙在于與現(xiàn)有設(shè)備的相互對(duì)接。在現(xiàn)有的機(jī)床上加裝自動(dòng)化技術(shù)裝備往往會(huì)因缺少軟件界面和因特殊匹配造價(jià)高等問(wèn)題而遭受失敗。特別是在板材加工方面，機(jī)床的使用壽命很長(zhǎng)，而與之匹配的采用現(xiàn)有技術(shù)工藝的其他輔助設(shè)備則相反。接口問(wèn)題往往成為設(shè)備進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)的一種障礙。在數(shù)據(jù)流和材料流方面均缺少可以使自動(dòng)化技術(shù)方案在無(wú)需特別匹配情況下即可實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。IPA公司的Schneider明確地說(shuō)道。
把機(jī)器人與機(jī)床相連接的做法在日本的fanuc公司那里的應(yīng)用似乎更接近于成功，因?yàn)樗呀?jīng)設(shè)立了相應(yīng)成熟的且標(biāo)準(zhǔn)化了的連接界面。因此，這家CNC系統(tǒng)、機(jī)器人和生產(chǎn)設(shè)備的制造廠商卓有成效地成為了工廠整體自動(dòng)化技術(shù)方面的合作伙伴。
通過(guò)簡(jiǎn)單的IO連接，F(xiàn)anuc-CNC設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)與Fanuc機(jī)器人相對(duì)接。對(duì)此，只要采用安全的插頭連接方式，機(jī)器人維修，m.twshmhelmet.com，其他設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。通過(guò)機(jī)床與機(jī)器人的此類(lèi)關(guān)聯(lián)方式，可以在CNC機(jī)床的操作界面上直接查看機(jī)器人的工作狀態(tài)，或者相反：因?yàn)橛辛诉@種簡(jiǎn)單連接的功能，可以通過(guò)機(jī)器人控制系統(tǒng)上的i-Pendant手動(dòng)操控儀來(lái)查詢(xún)CNC機(jī)床數(shù)據(jù)。通過(guò)IO鏈接方式實(shí)現(xiàn)I/O信號(hào)交換，通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，由此即可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的設(shè)備組合和有意義的設(shè)備對(duì)接，例如機(jī)器人與機(jī)床的對(duì)接。
最近，工業(yè)機(jī)器人維修，F(xiàn)anuc公司機(jī)器人擁有了一個(gè)FL-Net接口和一個(gè)以太網(wǎng)接口，由此可以毫無(wú)問(wèn)題地實(shí)現(xiàn)與上一級(jí)網(wǎng)絡(luò)的對(duì)接。這對(duì)于較大型的機(jī)床來(lái)說(shuō)很有意義，因?yàn)閷?huì)有多臺(tái)CNC機(jī)床與機(jī)器人相互通信。
一旦Fanuc-CNC與Fanuc機(jī)器人相連接，即可在CNC控制系統(tǒng)的操作界面上查詢(xún)機(jī)器人的工作狀態(tài)，反之亦可，因?yàn)镋asyconnection功能也允許通過(guò)機(jī)器人控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)CNC數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)