一種自動化技術(shù)方案的機器人可提高機床的生產(chǎn)率
自世界機器人報道發(fā)布以來，有關(guān)越來越多的機器人將會進入到工人隊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。盡管人們對于兩位數(shù)百分比的增長速度已經(jīng)不會感到驚訝，但是自動化技術(shù)仍然是生產(chǎn)領(lǐng)域的核心競爭力。從2015～2019年這段時間里，機器人行業(yè)進入快速發(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)機器人數(shù)量將會增長到大約290萬臺，比創(chuàng)紀錄的2015年大約增加了100萬臺。
一種自動化技術(shù)方案的機器人
工業(yè)機器人、服務(wù)機器人、協(xié)助機器人和類人機器人的出鏡率越來越高�，F(xiàn)在機器人也可作為機床領(lǐng)域的直接的自動化技術(shù)方案而存在。雖然機床的自動化技術(shù)并非是一個新的領(lǐng)域，但是在最近一屆的AMB展會上它還是成為了一顆耀眼的新星。Mazak、Schuler、Vollmer、Trumpf、Matsuura和DMGMORI等均是市場上的知名品牌，無一例外地加強了把自動化技術(shù)集成到其各自產(chǎn)品里的力度。
對自動化技術(shù)日益增長的需求源自何方？斯圖加特研究所機構(gòu)（IfW）的高級工程師ThomasStehle博士表示：在自動化技術(shù)背后存在著一種需要進一步提高制造流程的效率和經(jīng)濟性的愿望或要求。同時也應(yīng)該看到這方面的技術(shù)優(yōu)勢，例如可以達到更高的加工精度、縮短主要生產(chǎn)時間和生產(chǎn)輔助時間和提高設(shè)備安全性等。
但是，用戶的這種要求也并非是在最近一屆AMB展會上才提出的。恰恰相反，因這種熱門展示幾乎令人產(chǎn)生某種疑惑，即這種對機床設(shè)備自動化技術(shù)越來越高的關(guān)注度似乎來得太遲了。
數(shù)十年來，機床一直處于不斷改進之中，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，這是因為相銜接的作業(yè)流程，例如裝卸和物流等，并沒有以相似的速度在增長。在整體生產(chǎn)率提升方面，機床設(shè)備的自動化裝卸和工件輸送是一個必然的滯后環(huán)節(jié)。弗勞恩霍夫制造工程與自動化公司（IPA）的機器人與輔助系統(tǒng)部門的項目經(jīng)理UlrichSchneider這樣描述機床與其環(huán)境之間的發(fā)展差距。
產(chǎn)品越來越受到市場追捧，由此也可驗證自動化機床技術(shù)的發(fā)展趨勢。kuka公司是一家機器人與設(shè)備及系統(tǒng)技術(shù)的供應(yīng)廠商。多年以來，Kuka公司在機床自動化技術(shù)領(lǐng)域的年增長率達到了50%，而我們這才算是剛剛開始。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。機床制造廠商把握住這種發(fā)展趨勢并與我們加強了合作，以便能夠向用戶提供全套技術(shù)方案。Kuka公司機床自動化市場經(jīng)理AndreasSchuhbauer說道。
MazakIntegrex型機床上的Kuka機器人
可以反映出這種技術(shù)發(fā)展趨勢的是，機床設(shè)備制造廠商Mazak公司在AMB展會上首次展出了與Kuka公司的合作成果。這項技術(shù)成果源于該公司的用戶對一種整體技術(shù)解決方案的要求，它在特性數(shù)據(jù)方面可以與MazakIntegrex-i系列機床產(chǎn)品達到極佳的匹配。自19世紀70年代以來，Mazak公司在生產(chǎn)自動化技術(shù)方面已經(jīng)擁有很強的實力并可提供成熟的自動化系統(tǒng)產(chǎn)品，例如針對加工中心的Palletech系統(tǒng)產(chǎn)品。在新的全自動技術(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)計部門里可以編制出生產(chǎn)程序和接口與流程程序。
帶有機器人的Integrex技術(shù)方案的一個特點便是極佳的靈活性。Integrex系列設(shè)備以其對工件的全能加工能力展示出極大的靈活性并達到很高的質(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。我們在這方面看到了很明顯的增長潛力，并于2015年與在德國新成立的設(shè)計部門一起擴展了我們的能力，來配合此類技術(shù)解決方案。YamazakiMazak德國公司市場營銷經(jīng)理JohannesBurkart解釋說。通過Mazak機床設(shè)備與機器人的結(jié)合使用，可以生成一個完整的技術(shù)包，因為機器人不僅可以搬運工件，同時也可以被擴展到對刀具的搬運上。
集成在MazakIntegrex設(shè)備上的Kuka機器人不僅可承接工件傳送任務(wù)，同時也可擴展到對刀具搬運的功能
此外，在機器人工作站里還可以安裝各種各樣的特殊功能，例如安裝一個光學或激光系統(tǒng)或一個去毛刺的加工站。
自動化技術(shù)也往往會牽涉到一個成本的問題。當然，機器人工作站的投資成本對于機床來說可能會翻倍，因此許多最終用戶在過去往往會不愿意在自動化技術(shù)上進行投入。但是，市場上存在著對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，這使得越來越多的用戶相信在自動化技術(shù)上投入的必要性。由于機床的利用率得到了提高，因此在自動化技術(shù)上的投資常常可在不到兩年的時間里得到回收。Schuhbauer為尚未作出決定的企業(yè)做說服工作。他表示：當所加工的部件品種繁多時，使用機器人就是劃算的。這是因為機器人可以有效利用生產(chǎn)輔助時間并可實施鏜孔、梳刷和去毛刺等項工作，以實現(xiàn)比手工作業(yè)更高的質(zhì)量。同時，機器人還可以協(xié)助機床工作，這樣可以提高機床的產(chǎn)量，并由此縮短設(shè)備的投資回收期，有時可以縮短至一年以內(nèi)。Kuka公司則屬于少數(shù)幾家既可以從機器人的專有技術(shù)，也可以從系統(tǒng)與設(shè)備專有技術(shù)中獲利的企業(yè)之一。企業(yè)內(nèi)部各部門的緊密合作闡明了機床自動化領(lǐng)域的一個例子，即KukaSystems部門的Flexfellow型機床和KukaRobotics部門的LBRiiwa型機器人對KukaIndustries部門的摩擦焊接設(shè)備進行裝料和卸料。
在Merz機床制造廠里，一臺KukaKR-Fortec型機器人可以連接四臺加工中心
如同所有的技術(shù)整合一樣，自動化機床也提出了有關(guān)合適的接口和界面方面的問題。機床自動化的最大障礙在于與現(xiàn)有設(shè)備的相互對接。在現(xiàn)有的機床上加裝自動化技術(shù)裝備往往會因缺少軟件界面和因特殊匹配造價高等問題而遭受失敗。特別是在板材加工方面，機床的使用壽命很長，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。接口問題往往成為設(shè)備進入市場時的一種障礙。在數(shù)據(jù)流和材料流方面均缺少可以使自動化技術(shù)方案在無需特別匹配情況下即可實現(xiàn)廣泛應(yīng)用的統(tǒng)一標準。IPA公司的Schneider明確地說道。
把機器人與機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，因為它已經(jīng)設(shè)立了相應(yīng)成熟的且標準化了的連接界面。因此，這家CNC系統(tǒng)、機器人和生產(chǎn)設(shè)備的制造廠商卓有成效地成為了工廠整體自動化技術(shù)方面的合作伙伴。
通過簡單的IO連接，F(xiàn)anuc-CNC設(shè)備即可實現(xiàn)與Fanuc機器人相對接。對此，只要采用安全的插頭連接方式，機器人維修，m.twshmhelmet.com，其他設(shè)備均可實現(xiàn)互聯(lián)。通過機床與機器人的此類關(guān)聯(lián)方式，可以在CNC機床的操作界面上直接查看機器人的工作狀態(tài)，或者相反：因為有了這種簡單連接的功能，可以通過機器人控制系統(tǒng)上的i-Pendant手動操控儀來查詢CNC機床數(shù)據(jù)。通過IO鏈接方式實現(xiàn)I/O信號交換，通過以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，由此即可實現(xiàn)簡單的設(shè)備組合和有意義的設(shè)備對接，例如機器人與機床的對接。
最近，工業(yè)機器人維修，F(xiàn)anuc公司機器人擁有了一個FL-Net接口和一個以太網(wǎng)接口，由此可以毫無問題地實現(xiàn)與上一級網(wǎng)絡(luò)的對接。這對于較大型的機床來說很有意義，因為將會有多臺CNC機床與機器人相互通信。
一旦Fanuc-CNC與Fanuc機器人相連接，即可在CNC控制系統(tǒng)的操作界面上查詢機器人的工作狀態(tài)，反之亦可，因為Easyconnection功能也允許通過機器人控制系統(tǒng)來對CNC數(shù)據(jù)進行查詢