汽車(chē)行業(yè)過(guò)去一直是機器人應用最主要領(lǐng)域,隨著(zhù)自動(dòng)化需求的提升,工業(yè)機器人應用得到更大的拓展,除傳統的焊接應用外,機器人在機床上下料、物料搬運碼垛、打磨、噴涂、裝配等領(lǐng)域也得到了廣泛應用。金屬成形機床是機床工具的重要組成部分,成形加工通常與高勞動(dòng)強度,噪聲污染,金屬粉塵等聯(lián)系在一起,有時(shí)處于高溫高濕甚至有污染的環(huán)境中,工作簡(jiǎn)單枯燥,企業(yè)招人困難。工業(yè)機器人與成形機床集成,不僅可以解決企業(yè)用人問(wèn)題,同時(shí)也能提高加工效率和安全性,提升加工精度,具有很大的發(fā)展空間。

數控折彎機集成應用:機器人折彎集成應用主要有兩種方式,一是以折彎機為中心,機器人配置真空吸盤(pán),磁力分張上料架、定位臺、下料臺、翻轉架形成折彎單元。二是機器人與激光設備或數控轉臺沖床、工業(yè)機器人行走軸,板料傳輸線(xiàn),定位臺,真空吸盤(pán)抓手形成的板材柔性加工線(xiàn)。
壓力機沖壓集成應用:機器人與壓力機沖壓集成應用主要有兩種方式,一是單臺機器人沖壓上下料:通過(guò)機器人將板料從拆垛臺移送到定位臺,定位后再移送到壓力機模具中實(shí)施沖壓,沖壓結束后,通過(guò)機器人取料放入堆垛臺,實(shí)現單臺壓力機機器人自動(dòng)上下料。二是機器人沖壓連線(xiàn):通過(guò)多臺機器人在多臺壓力機之間建立沖壓連線(xiàn)。根據加工工件成形工藝要求,需要在多臺壓力機配合加工,整條生產(chǎn)線(xiàn)由拆垛機器人,上料機器人、壓力機之間傳輸搬運機器人,尾線(xiàn)機器人組成。與直線(xiàn)坐標的機械手相比,采用六軸機器人更有柔性,對模具沒(méi)有等高要求,容易集成。
熱模鍛集成應用:熱模鍛生產(chǎn)線(xiàn)通常由兩臺模鍛壓機組成,一臺用于沖壓,另一臺用于切邊。熱模鍛機器人集成應用通常配置兩臺機器人,一臺負責將中頻爐處理后的高溫物料移送給沖壓成形模鍛壓機,另一臺負責從沖壓成形模鍛壓機取料后移送到另一臺模鍛壓機進(jìn)行切邊。為防止高溫沖壓工件粘住模具,需要每次沖壓后對模具進(jìn)行石墨潤滑,潤滑可以由機器人完成,也可以采用專(zhuān)門(mén)機構實(shí)現。由于鍛造是高溫高濕且又有石墨潤滑帶來(lái)的惡劣環(huán)境,特別要注意機器人的防護工作以及機器人本身抗熱輻射能力。
焊接應用:焊接是成形機床板材加工后道工序,機器人焊接有電阻焊和弧焊兩種類(lèi)型,焊接機器人應用占整個(gè)機器人應用的45%以上?;『笐檬且詸C器人為核心,配置焊機、送絲機、焊槍、工裝夾具等組成焊接工作站。電阻焊應用是以機器人為核心,配置點(diǎn)焊槍、焊接控制器、水氣單元、管線(xiàn)包、工裝夾具等組成點(diǎn)焊工作站。
機器人與機床集成應用:在與機床的集成應用中,工業(yè)機器人的具體應用形式還在不斷發(fā)掘和創(chuàng )新當中。由于工業(yè)機器人在原理和結構上與數控機床有很多相似之處,都是由數控系統控制、伺服電機驅動(dòng),實(shí)現精確位置移動(dòng)的自動(dòng)裝置,因此機床制造企業(yè)在工業(yè)機器人的研制上具有相當的優(yōu)勢。因此,國內外有不少機器人制造企業(yè)都有機床制造的根底。機器人在也有機床領(lǐng)域的發(fā)展有點(diǎn)特殊,一是當前隨著(zhù)機床數控技術(shù)的不斷完善,各種自動(dòng)檢測、動(dòng)態(tài)補償技術(shù)的成熟,機床技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入智能化新階段,機器人的加入只是起到了一種推波助瀾的作用;二是機器人與機床的集成應用還具有一些特殊優(yōu)勢,例如,機床密度加大,廠(chǎng)房利用率提高;輔助時(shí)間縮短,提高機床工作效率;操作精確性和可重復性比自然人高;工傷的可能性大為減少;可長(cháng)時(shí)間連續工作,而沒(méi)有情緒問(wèn)題和情感需求,等等。
目前機器人與機床集成應用的主要形式:在焊接、搬運、碼垛、裝配等大多數應用領(lǐng)域里,工業(yè)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(lái)發(fā)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(chǎn)批量大、加工時(shí)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(yōu)勢特別明顯。
機器人與機床的結構關(guān)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(dòng)式和架式等類(lèi)型。
(2)機器人與機床組成柔性生產(chǎn)線(xiàn)
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(chǎn)線(xiàn),是一種比單機上下料更為復雜也更有價(jià)值的一種應用。在當前工業(yè)轉型升級過(guò)程中,市場(chǎng)需求越來(lái)越旺盛。
在這種應用場(chǎng)合下,機床布局取決于工藝路線(xiàn)和現場(chǎng)條件等因素。常見(jiàn)的有L型、U型和直線(xiàn)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(chǎng)地中間進(jìn)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(guò)程
機器人夾持工件在沖剪、折彎機上實(shí)現加工操作,不僅是簡(jiǎn)單的上下料,而是替代了所有原來(lái)的人工作業(yè)。這比人工操作現加準確和快速,從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。尤其是徹底解決了沖壓類(lèi)機床的工傷隱患。
(4)獨立完成加工工序
給機器人裝上專(zhuān)用手爪,機器人可以完成切割、打磨、拋光、清洗等工藝過(guò)程。甚至于可以讓機器人直接夾持切削工具,對工件進(jìn)行打孔、攻絲、鉚接,也可以進(jìn)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(jué)、觸覺(jué)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(zhuān)用工位器具。
給機器人裝備特殊手爪,可用于高溫環(huán)境下作業(yè)的鑄造、鍛造機械,完成取鐵水、澆注、上下熱毛坯、更換熱態(tài)的模具等人工難以直接完成的工作。
權威的專(zhuān)業(yè)展覽會(huì )是反映一個(gè)行業(yè)總體情況和技術(shù)趨勢的最佳窗口。形成這種快速發(fā)展趨勢的原因,固然與我國工業(yè)轉型升級帶來(lái)的引領(lǐng)和催化作用、我國人力成本的快速提高、工業(yè)機器人價(jià)格降低與性能提高這些普遍因素有很大關(guān)系,但同時(shí)工業(yè)機器人又是一種高柔性的通用自動(dòng)化裝置,它的應用場(chǎng)合和功能具有無(wú)限的拓展空間。
機器人目前已經(jīng)是先進(jìn)制造技術(shù)和自動(dòng)化裝備的典型代表,智能化工業(yè)裝備已經(jīng)成為全球制造業(yè)升級轉型的基礎。工業(yè)機器人與數控機床集成應用,使智能制造與數字化車(chē)間、智能工廠(chǎng)從概念走向現實(shí)。