工業機器人與機床集成應用發展

《金屬加工》記者 索菲婭

據中國機器人產業聯盟宣稱,2013年，我國工業機器人銷量達到了36560臺，同比增長60%，已經超過日本成為全球第一機器人大國。按機器人平均壽命10年估計，2013年中國機器人保有量約為13萬臺，占世界工業機器人保有量的5%左右，在保有量上依然小于2012年日本的31萬臺，美國、德國的16萬臺和韓國的14萬臺，位居世界第五。根據目前我國工業機器人銷量年復合增長36%、日本年復合增長率4%計算，中國工業機器人保有量有望在2017年超越日本達到世界第一。在每千人機器人擁有量這個指標來看，我國每千人僅有23臺，不到日本的1/10，與世界平均水平的55臺也有較大差距。從這個方面來看，我國工業機器人的市場需求依然廣闊。

近些年來沿海地區不時暴露出來的用工荒問題，使機器人替代人的需求不斷擴大。制造業的工業自動化是我國發展必然路徑，我國雖然已經成為制造大國，但是大而不強的印象一直難以有較為明顯的改觀。若要成為制造強國，工業自動化是方向。

在機床工具行業，工業機器人的應用也迎來發展的黃金機遇期。盡管目前工業機器人在機床工具行業應用相比其他機器人應用領域所占份額尚小，但是發展趨勢已經表明，兩者的集成應用未來將大有作為。

機床與工業機器人的融合，是工業和科技發展的必然趨勢，以CIMES2014展會中多個應用實例為例，介紹一下目前工業機器人與機床集成的趨勢，能夠讓我們感受到由此帶來的技術進步和巨大的市場前景。

機床上下料應用集中

目前在機床加工行業中，要求加工精度高、批量加工速度快導致生產線體自動化程度。要根據加工零件的形狀及加工工藝的不同，來采用不同的手爪抓取系統。隨著人力成本的日益攀升，工業機器人成為眾多機床廠家的首選，工業機器人可以完成加工工件的自動上料/下料、工件翻轉、工件轉序等工作，能夠滿足快速、大批量加工節拍，在展會上看到了三菱機器人在大連機床生產線上的成功應用，工業機器人的抓取、翻轉、安裝等流程順暢無比，而且極其精準！

三菱工業機器人在大連機床生產線的應用

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工業機器人的上下料不僅應用于柔性組合的機床生產線，在單機的應用中也很多，在天鍛的展臺，我們看到了安徽埃斯頓的工業機器人在給折彎機上下料，這樣既節省了勞動力，又延長了工作的時間。

埃斯頓的工業機器人在給折彎機上下料

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FANUC工業機器人用于上下料也是應用極廣泛的，在展會的眾多地方都看到了FANUC工業機器人的身影，具體舉出的是久工自動化生產線和寶力自動化生產線，久工科技展出的是自動化金屬成型系統，在金屬成型和沖壓的領域，使用機器人是明智的決定，充分保證了安全的同時還提高了持久性。寶力生產線展出的也是一款機床上下料的機器人。

久工科技展出的FANUC工業機器人

寶力自動生產線FANUC工業機器人

桁架機器人異軍突起

在加工要求越來越高速、高精的時代，桁架機器人應運而生，桁架機器人也是大型直角坐標機器人，此類機器人在上下料過程中快速、精確、嚴格按信號流順序來控制，適用于高速、批量、大型的零件加工柔性生產線。在歐美、日本等發達工業國，由高速加工中心和桁架機械手組成的敏捷柔性生產系統已經是主流產品，桁架機械手在高空中輸送零件，直接把被加工零件從一臺機床輸送到另一臺機床上，桁架機械手兼有工序間運輸和自動上下料及物料回轉等輔助功能。由于它輸送快捷、精準、柔性，結構相對簡捷，便于組合。因而，被機床廠商所器重。

CIMES2014展會上，桁架機器人的應用也是亮點，金石公司展出的桁架機器人屬于重型桁架機器人，最大負載能力超過4t。主體結構采用整體開模鑄造，橫梁采用全鋼結構，導軌采用矩形的重載滾輪導軌，傳動采用齒輪齒條方式，負載100kg以上的機器人配備輔助安全剎車裝飾，非常適合大型設備的重載的場合使用。

金石桁架機器人

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國內工業機器人的領軍企業沈陽新松也推出了桁架機器人，新松公司針對機加工行業所設計的桁架式機床上下料機械手與數控機床相結合，可以實現所有工藝過程的工件自動抓取、上料、下料、裝卡、工件移位翻轉、工件轉序加工等，節約人工成本，提高生產效率，可實現全線自動生產。

新松桁架機器人

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工業機器人的激光切割

激光切割作為先進加工技術廣泛用于機械加工等領域，對提高產品質量、提升勞動生產率、降低加工成本、減少材料消耗起到越來越重要的作用。隨著光纖傳輸的高功率光纖激光器的問世，以及工業機器人定位精度的不斷提高，利用工業機器人進行激光切割，是當今的機器人應用領域和激光切割領域的一大熱點。

在CIMES2014展會上，這種應用也得到了廣泛的普及，激光切割系統是一個固定的激光發生器和一個機器人運動序列的創新結合，通過將激光束引導裝置完全集成在機器人手臂中，這就需要機器人手臂的靈活性和高精度，最典型的是史陶比爾的TX90L激光切割機器人，激光束以TX90L機器人的操作為中心。在精確機械手的操控下，激光束在工件上移動。當機器人跟蹤工件的輪廓時，激光束工作，達到切削的效果。TX90L機器人是高精度、高柔性的六軸機器人，路徑重復精度方面很高，而且在規定的有效負荷下，其所占用的空間很小。

史陶比爾TX90L激光切割機器人

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邦德激光和金運激光也是致力于激光切割的企業，現在都在使用工業機器人本體作為運動控制的對象。激光切割機器人既具有機器人運動靈活，柔性高的特點，又具有激光切割的切割速度快、質量好、切縫窄等優點，很好地滿足了現代制造業發展的要求。

邦德激光激光切割機器人

金運激光激光切割機器人

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