機(jī)械社區(qū)
標(biāo)題: 工業(yè)機(jī)器人行業(yè)和數(shù)控機(jī)床行業(yè)是怎么配合發(fā)展的 [打印本頁]
作者: jiajoin 時間: 2018-12-20 10:37
標(biāo)題: 工業(yè)機(jī)器人行業(yè)和數(shù)控機(jī)床行業(yè)是怎么配合發(fā)展的
近年來,，機(jī)床行業(yè)市場規(guī)模整體萎縮、產(chǎn)能過剩等問題日益凸顯,，機(jī)床工具產(chǎn)業(yè)正面臨和經(jīng)受調(diào)整轉(zhuǎn)型的嚴(yán)峻考驗,。自2011年起，機(jī)床企業(yè)的凈利潤紛紛開始下滑,，直到2017年機(jī)床全行業(yè)虧損企業(yè)占比仍達(dá)33.8%,，當(dāng)前中國機(jī)床行業(yè)上游成本加大、下游產(chǎn)品價格同步提升,，使企業(yè)處于微利或虧損狀態(tài),，而企業(yè)適應(yīng)市場中高端需求的能力也不足。
與此同時,，隨著勞動力成本的上升以及企業(yè)智能化的轉(zhuǎn)型,，機(jī)器人市場卻備受追捧。
圖1 2012-2020年全球工業(yè)機(jī)器人銷售額及增長率
除傳統(tǒng)的焊接應(yīng)用外,，機(jī)器人在機(jī)床上下料,、物料搬運(yùn)碼垛、打磨,、噴涂,、裝配等領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。金屬成形機(jī)床是機(jī)床工具的重要組成部分,，成形加工通常與高勞動強(qiáng)度,、噪聲污染、金屬粉塵等名詞聯(lián)系在一起,，高溫高濕甚至有污染的作業(yè)環(huán)境使得這個崗位招人困難,。工業(yè)機(jī)器人與成形機(jī)床集成，不僅可以解決企業(yè)用人問題,，同時也能提高加工效率和安全性,、提升加工精度，目前已成為大的發(fā)展趨勢,。
那工業(yè)機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床是怎么配合工作的,？又是需要哪些專用夾具是分別應(yīng)用到機(jī)械手和數(shù)控機(jī)床上的？這里以FANUC機(jī)器人為例,。
1,、電機(jī)外殼加工生產(chǎn)線上的配合應(yīng)用FANUC機(jī)器人在電機(jī)外殼加工生產(chǎn)線上的應(yīng)用過程，采用機(jī)器人自動上下料技術(shù)及利用iRVision視覺系統(tǒng),，合理地規(guī)劃機(jī)器人運(yùn)動軌跡,，把工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)技術(shù)及數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)有機(jī)地組合起來,，實(shí)現(xiàn)自動裝卸工件、自動碼放加工成品,，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高精度,、高效率和低成本加工。
自動加工生產(chǎn)線配置了兩臺FANUC Robot M－20iA搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)器人,，其中一臺機(jī)器人作為行走機(jī)器人R1,，使用FANUC伺服電動機(jī)αiF12／3000控制，通過精密減速機(jī),、齒輪及齒條進(jìn)行傳動,，重復(fù)精度高，可以輕松適應(yīng)機(jī)床在導(dǎo)軌兩側(cè)布置的方案,。
主要用于毛坯工件的抓取,、機(jī)床上料、加工工序間工件抓取以及加工成品卸除并運(yùn)送到傳輸帶上,。
另一臺固定機(jī)器人R2結(jié)合FANUC獨(dú)有的智能機(jī)器人技術(shù)（iRVision視覺功能）,，用于下料，在料筐里碼放加工成品,。
FANUC Robot M－20iA機(jī)器人各環(huán)節(jié)每一個結(jié)合處為一個關(guān)節(jié)點(diǎn)或坐標(biāo)系,，其外形及各關(guān)節(jié)位置如下圖所示。
圖2
2,、自動加工線設(shè)備布置電機(jī)外殼自動加工生產(chǎn)線由上料輸送帶和下料輸送帶（分別配置iRVision視覺系統(tǒng)）、行走機(jī)器人R1（導(dǎo)軌式）,、固定機(jī)器人R2,、兩臺VM850立式加工中心、一臺CLX360數(shù)控車床,、成品料筐和系統(tǒng)控制柜等組成,，各設(shè)備布置如下圖所示。
圖3
3,、數(shù)控加工工藝工件為電機(jī)外殼,， 如下圖所示， 為大批量生產(chǎn),， 材料是ADC12鋁合金,。加工內(nèi)容包含端面銑削鉆孔、攻螺紋和內(nèi)孔車削等內(nèi)容,。
圖4
零件加工工序內(nèi)容分配如下：
（1）VM850立式加工中心1進(jìn)行M4螺紋底孔鉆孔,、M4螺紋攻螺紋及銑削外圓凸臺工序加工，如下圖所示,。
圖5
（2）VM850加工中心2進(jìn)行鉆6個φ 5.5mm的通孔,、孔口倒角工序加工,，如下圖所示。
圖6
（3）CLX360數(shù)控車床進(jìn)行內(nèi)孔及臺階孔,、孔口倒角工序加工,，如下圖所示。
圖7
此外,， 還需要設(shè)計專用夾具,， 加工中心夾具采用內(nèi)夾方式，數(shù)控車床采用外夾方式,。
4,、機(jī)器人自動上下料動作設(shè)計根據(jù)工件的外形特點(diǎn)設(shè)計機(jī)器人氣動手爪部件，包含氣動,、傳感器及機(jī)械部件等,。工件加工工藝流程如下：
①毛坯工件擺放在上料傳送帶上。
②行走機(jī)器人R1復(fù)合手爪抓取毛坯工件,，行走到加工中心位置,，將工件安裝到加工中心的專用夾具上，如下圖所示,。
圖8
③待加工中心1加工完成后,，行走機(jī)器人R1復(fù)合手爪取下工件，行走到加工中心2位置,，將工件安裝到加工中心2的專用夾具上,，如下圖所示。
圖9
④待加工中心2加工完成后,，行走機(jī)器人R1取下工件到數(shù)控車床位置,，將工件安裝到專用夾具上，如圖9所示,。待工件加工完成后取下工件,，機(jī)器人行走到工件翻轉(zhuǎn)臺位置，進(jìn)行工件翻轉(zhuǎn),、交換,，如下圖所示。
圖10
⑤工件在翻轉(zhuǎn)臺進(jìn)行交換后,，機(jī)器人R1把加工成品放置在下料傳送帶上,，如圖11所示，由機(jī)器人R2進(jìn)行工件下料,、自動碼放在成品料筐中,，如下圖所示。
圖11
至此， 結(jié)束一個完整的加工流程,。各加工工序有相應(yīng)的節(jié)拍,，經(jīng)過調(diào)整CNC加工程序以及機(jī)器人動作程序后，可實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床加工與機(jī)器人上下料的完美組合,。
5,、專用夾具設(shè)計依據(jù)三臺數(shù)控機(jī)床各自的加工工序任務(wù)，設(shè)計三套組合氣動夾具,，介紹如下,。
（1）立式加工中心1專用夾具：立式加工中心1進(jìn)行鉆孔、攻,，如下圖所示,。
圖12
（2）立式加工中心2 專用夾具：立式加工中心2進(jìn)行鉆6個φ 5.5mm的通孔、孔口倒角工序加工,，設(shè)計以氣動三爪自定心卡盤夾緊工件,，以兩個彈性V形塊定向的夾具，如下圖所示,。
圖13
1．啟動卡盤 2．支承塊 3．彈性V形塊 4．特制卡爪
（3）數(shù)控車床專用夾具：數(shù)控車床進(jìn)行內(nèi)孔及臺階孔,、孔口倒角工序加工，設(shè)計以一面兩銷定位工件,、以氣動旋轉(zhuǎn)夾緊器夾緊方式的夾具,。
6、機(jī)器人,、P LC與數(shù)控機(jī)床的接口為保證機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的安全配合,，要建立機(jī)器人、PLC以及數(shù)控機(jī)床之間安全可靠的通信連接,。
在硬件方面,，通過屏蔽電纜將三者之間相應(yīng)的輸入與輸出點(diǎn)進(jìn)行連接。軟件方面,，通過機(jī)器人專用軟件、PLC接口,，采集機(jī)床和機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài),，編寫相應(yīng)的符合上下料邏輯的控制程序，最終達(dá)到數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人的有效通信,。
重點(diǎn)需要處置緊急停止信號,、數(shù)控機(jī)床準(zhǔn)備完成信號、機(jī)器人手爪氣動信號,、數(shù)控機(jī)床夾具松夾信號以及安全門信號等,，數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控畫面如下圖所示。
圖14
不僅是生產(chǎn)活動中，工業(yè)機(jī)器人代替人工在機(jī)床上進(jìn)行兩個行業(yè)領(lǐng)域也在用各自的優(yōu)勢互補(bǔ),。此外,，中國機(jī)器人市場未來可預(yù)期的快速增長或也是上述機(jī)床行業(yè)紛紛涉足的關(guān)鍵原因之一。
機(jī)床是生產(chǎn)機(jī)器零部件的機(jī)器,，簡單地說就是生產(chǎn)機(jī)器的機(jī)器,。數(shù)控機(jī)床是機(jī)床的數(shù)字化和智能化，主要通過數(shù)控裝置發(fā)出信號,，控制機(jī)床按圖紙的要求,，根據(jù)形狀和尺寸，自動地將零件加工生產(chǎn),。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜,、精密、小批量,、多品種的零件加工問題,。說白了，就是機(jī)械零部件的生產(chǎn)從手工化,，到機(jī)械化,，再到數(shù)字化的應(yīng)用過程。
而機(jī)器人是高精尖的高科技產(chǎn)品,，核心或者關(guān)鍵零部件有絲毫的誤差都會影響機(jī)器人的運(yùn)動和操作精度,。很多核心零部件比如伺服電機(jī)、驅(qū)動器,、控制器,、減速器等都需要精確度高的機(jī)床來生產(chǎn)，包括轉(zhuǎn)盤,、大臂,、小臂、箱體,、腕體等關(guān)鍵零部件也是靠機(jī)床完成得,，即便人工和機(jī)械能生產(chǎn)出來，也很難確保產(chǎn)品的精確度,。所以,，只有確保關(guān)鍵技術(shù)和零部件的精確度，機(jī)器人應(yīng)用和推廣才有技術(shù)和質(zhì)量基礎(chǔ),。
（來源機(jī)械社區(qū)）
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作者: 遠(yuǎn)祥 時間: 2018-12-20 17:49
法蘭克在中國的運(yùn)作模式不知道是怎么樣的,？今天來的一幫人感覺不怎么專業(yè)。
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