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工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用理論及實(shí)踐問題分析
發(fā)布時(shí)間：2019-07-06 點(diǎn)擊次數(shù)：3101
工業(yè)機(jī)器人正大踏步走進(jìn)機(jī)床領(lǐng)域，并與機(jī)床結(jié)合在一起，為用戶提供各種個(gè)性化的智能制造裝備。目前國(guó)內(nèi)企業(yè)在機(jī)床上應(yīng)用機(jī)器人還處于起步階段，許多理論和實(shí)踐問題還沒有充分認(rèn)識(shí)與解決。
應(yīng)用情況分析
在焊接、搬運(yùn)、碼垛、裝配等大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域里，工業(yè)機(jī)器人是作為主機(jī)使用的。與此不同，與機(jī)床配套的機(jī)器人一般是作為輔機(jī)來發(fā)揮作用的。當(dāng)前具體的應(yīng)用形式主要有：
(1)單機(jī)上下料
單機(jī)上下料是機(jī)器人在機(jī)床上最典型和最成熟的應(yīng)用。它比人工上下料更準(zhǔn)確、迅速、安全。對(duì)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(jī)器人上下料的優(yōu)勢(shì)特別明顯。
機(jī)器人與機(jī)床的結(jié)構(gòu)關(guān)系分為機(jī)器人安裝于機(jī)床外部和與機(jī)床構(gòu)成一體兩種形式。安裝于機(jī)床外部的機(jī)器人，又分為固定式、移動(dòng)式和桁架式等類型。
(2)機(jī)器人與機(jī)床組成柔性生產(chǎn)線
由機(jī)器人承擔(dān)工件的工序轉(zhuǎn)換工作，與若干臺(tái)機(jī)床組成柔性生產(chǎn)線，是一種比單機(jī)上下料更為復(fù)雜也更有價(jià)值的一種應(yīng)用。在當(dāng)前工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中，市場(chǎng)需求越來越旺盛。
在這種應(yīng)用場(chǎng)合下，機(jī)床布局取決于工藝路線和現(xiàn)場(chǎng)條件等因素。常見的有L型、U型和直線型、對(duì)面布置等形式，其中三臺(tái)數(shù)控機(jī)床構(gòu)成U型的布局，由一臺(tái)機(jī)器人在場(chǎng)地中間進(jìn)行工件轉(zhuǎn)換，這種布局十分緊湊。
(3)與機(jī)床共同完成加工工藝過程
機(jī)器人夾持工件在沖剪、折彎?rùn)C(jī)上實(shí)現(xiàn)加工操作，不僅是簡(jiǎn)單的上下料，而是替代了所有原來的人工作業(yè)。這比人工操作現(xiàn)加準(zhǔn)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機(jī)床的工傷隱患。
(4)獨(dú)立完成加工工序
給機(jī)器人裝上專用手爪，機(jī)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(jī)器人直接夾持切削工具，對(duì)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(jī)器人本身就是一臺(tái)機(jī)床。
具備視覺、觸覺的機(jī)器人可以用于組裝、零件分選等復(fù)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(jī)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(jī)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。
工業(yè)機(jī)器人是一種高柔性的通用自動(dòng)化裝置，它的應(yīng)用場(chǎng)合和功能具有無限的拓展空間。在與機(jī)床的集成應(yīng)用中，工業(yè)機(jī)器人的具體應(yīng)用形式也在不斷發(fā)掘和創(chuàng)新當(dāng)中。
目前需關(guān)注和解決的一些問題
目前國(guó)內(nèi)企業(yè)在機(jī)床上應(yīng)用機(jī)器人還處于起步階段，許多理論和實(shí)踐問題還沒有充分認(rèn)識(shí)與解決。例如最多見的應(yīng)用形式還是將機(jī)床和機(jī)器人簡(jiǎn)單地組合在一起，各自使用一套控制系統(tǒng)。要充分發(fā)揮機(jī)器人與機(jī)床集成應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，還需做出不懈努力。
(1)機(jī)器人應(yīng)充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)相關(guān)的固有優(yōu)勢(shì)，樹立更高的發(fā)展目標(biāo)
從基礎(chǔ)理論的研究與應(yīng)用，到制造與裝配工藝的完善，到減速器、伺服電機(jī)等基礎(chǔ)零部件的突破，不斷努力，為提升國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的水平和質(zhì)量做出貢獻(xiàn)。
(2)為促進(jìn)機(jī)床與機(jī)器人集成應(yīng)用水平的提升，應(yīng)加緊相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定
在這一領(lǐng)域，對(duì)機(jī)床和機(jī)器人的控制系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)都有一些特殊要求，需要通過標(biāo)準(zhǔn)的制定進(jìn)行規(guī)范。
(3)應(yīng)積極開展機(jī)器人專門人才的培養(yǎng)和相關(guān)知識(shí)的普及
由于是新興產(chǎn)業(yè)，機(jī)器人的研制和應(yīng)用人才都很稀缺。特別是應(yīng)用方面，目前在國(guó)內(nèi)，無論是機(jī)器人集成商還是用戶，知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)還不同程度地匱乏，往往因此導(dǎo)致項(xiàng)目的挫折和失敗。
(4)與機(jī)器人協(xié)同工作的機(jī)床應(yīng)具有足夠的自動(dòng)化功能
例如加工精度的自動(dòng)檢測(cè)、刀具磨損情況的自動(dòng)檢測(cè)與補(bǔ)償及刀具的自動(dòng)更換等，從而保證柔性工作單元的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
(5)對(duì)協(xié)同工作的機(jī)器人和機(jī)床應(yīng)進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)，分別進(jìn)行必要的適應(yīng)性改變
這里不僅有機(jī)械結(jié)構(gòu)(例如防護(hù)結(jié)構(gòu))的改變，也有控制系統(tǒng)的整合、各類傳感器的布置等，從而形成一個(gè)空間布局統(tǒng)一合理、功能相互協(xié)調(diào)的有機(jī)整體。
鑒于機(jī)器人研制以及與機(jī)床集成應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀，相關(guān)企業(yè)應(yīng)建立有效的組織聯(lián)絡(luò)機(jī)制，以加強(qiáng)溝通與合作，充分做到資源共享與優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，及時(shí)建立必要的技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展的合力。這對(duì)我國(guó)機(jī)床工具行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)也必將起到有益的推動(dòng)作用。
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