自世界機(jī)器人報道發(fā)布以來到趴，有關(guān)越來越多的機(jī)器人將會進(jìn)入到工人隊(duì)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)域的核心競爭力渠啊。從2015～2019年這段時間里，機(jī)器人行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展通道权旷。根據(jù)IFR的數(shù)據(jù)替蛉，到2019年為止，全球投入使用的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量將會增長到大約290萬臺拄氯，比創(chuàng)紀(jì)錄的2015年大約增加了100萬臺躲查。

一種自動化技術(shù)方案的機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人译柏、協(xié)助機(jī)器人和類人機(jī)器人的出鏡率越來越高×椭螅現(xiàn)在機(jī)器人也可作為機(jī)床領(lǐng)域的直接的自動化技術(shù)方案而存在。Mazak鄙麦、Schuler典唇、Vollmer、Trumpf胯府、Matsuura和DMG MORI等均是市場上的知名品牌贾焊，無一例外地加強(qiáng)了把自動化技術(shù)集成到其各自產(chǎn)品里的力度马前。

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(jī)構(gòu)(IfW)的高級工程師Thomas Stehle博士表示：“在自動化技術(shù)背后存在著一種需要進(jìn)一步提高制造流程的效率和經(jīng)濟(jì)性的愿望或要求。同時也應(yīng)該看到這方面的技術(shù)優(yōu)勢歇拦，例如可以達(dá)到更高的加工精度累变、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∶”

“數(shù)十年來囊弥，機(jī)床一直處于不斷改進(jìn)之中，生產(chǎn)效率也在持續(xù)提高唁狼。但在最近幾年里姚库，生產(chǎn)率的提升受到了制約，這是因?yàn)橄嚆暯拥淖鳂I(yè)流程铁魁，例如裝卸和物流等被紊，并沒有以相似的速度在增長。在整體生產(chǎn)率提升方面酵毕，機(jī)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)丝仿。” 弗勞恩霍夫制造工程與自動化公司(IPA)的機(jī)器人與輔助系統(tǒng)部門的項(xiàng)目經(jīng)理Ulrich Schneider這樣描述機(jī)床與其環(huán)境之間的發(fā)展差距议忽。

產(chǎn)品越來越受到市場追捧懒闷，由此也可驗(yàn)證自動化機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢。Kuka公司是一家機(jī)器人與設(shè)備及系統(tǒng)技術(shù)的供應(yīng)廠商栈幸》吖溃“多年以來，Kuka公司在機(jī)床自動化技術(shù)領(lǐng)域的年增長率達(dá)到了50%速址，而我們這才算是剛剛開始玩焰。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(jī)床制造廠商把握住這種發(fā)展趨勢并與我們加強(qiáng)了合作芍锚，以便能夠向用戶提供全套技術(shù)方案昔园。”Kuka公司機(jī)床自動化市場經(jīng)理Andreas Schuhbauer說道闹炉。

Mazak Integrex型機(jī)床上的Kuka機(jī)器人

可以反映出這種技術(shù)發(fā)展趨勢的是蒿赢，機(jī)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(xiàng)技術(shù)成果源于該公司的用戶對一種整體技術(shù)解決方案的要求渣触，它在特性數(shù)據(jù)方面可以與Mazak Integrex-i系列機(jī)床產(chǎn)品達(dá)到極佳的匹配。自19世紀(jì)70年代以來壹若，Mazak公司在生產(chǎn)自動化技術(shù)方面已經(jīng)擁有很強(qiáng)的實(shí)力并可提供成熟的自動化系統(tǒng)產(chǎn)品玖生，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)方案上绰蚁，Kuka公司可以為Mazak Integrex-i系列設(shè)備提供硬件丑钱，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坑遥。

“帶有機(jī)器人的Integrex技術(shù)方案的一個特點(diǎn)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(dá)到很高的質(zhì)量水平呕漾，即使是小批量生產(chǎn)剧廓，亦是如此，因此很適合于今天的制造要求锋力。我們在這方面看到了很明顯的增長潛力馍丑，并于2015年與在德國新成立的設(shè)計部門一起擴(kuò)展了我們的能力，來配合此類技術(shù)解決方案吩饶”磷梗”Yamazaki Mazak 德國公司市場營銷經(jīng)理Johannes Burkart解釋說。通過Mazak機(jī)床設(shè)備與機(jī)器人的結(jié)合使用唯乃，可以生成一個完整的技術(shù)包泥天，因?yàn)闄C(jī)器人不僅可以搬運(yùn)工件，同時也可以被擴(kuò)展到對刀具的搬運(yùn)上壳影。

集成在Mazak Integrex設(shè)備上的Kuka機(jī)器人不僅可承接工件傳送任務(wù)拱层，同時也可擴(kuò)展到對刀具搬運(yùn)的功能

此外，在機(jī)器人工作站里還可以安裝各種各樣的特殊功能宴咧，例如安裝一個光學(xué)或激光系統(tǒng)或一個去毛刺的加工站根灯。

自動化技術(shù)也往往會牽涉到一個成本的問題∮破“當(dāng)然箱吕，機(jī)器人工作站的投資成本對于機(jī)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(jìn)行投入柿冲。但是茬高，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假抄，這使得越來越多的用戶相信在自動化技術(shù)上投入的必要性怎栽。由于機(jī)床的利用率得到了提高，因此在自動化技術(shù)上的投資常乘薇ィ可在不到兩年的時間里得到回收熏瞄。” Schuhbauer為尚未作出決定的企業(yè)做說服工作丐吹。他表示：“當(dāng)所加工的部件品種繁多時惊申，使用機(jī)器人就是劃算的。這是因?yàn)闄C(jī)器人可以有效利用生產(chǎn)輔助時間并可實(shí)施鏜孔性聚、梳刷和去毛刺等項(xiàng)工作商麻，以實(shí)現(xiàn)比手工作業(yè)更高的質(zhì)量。同時饶粪，機(jī)器人還可以協(xié)助機(jī)床工作苗隔，這樣可以提高機(jī)床的產(chǎn)量芙棚，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)溺六∈ィ”Kuka公司則屬于少數(shù)幾家既可以從機(jī)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)之一伪给。企業(yè)內(nèi)部各部門的緊密合作闡明了機(jī)床自動化領(lǐng)域的一個例子改宅，即Kuka Systems部門的Flexfellow型機(jī)床和Kuka Robotics部門的LBR iiwa型機(jī)器人對Kuka Industries部門的摩擦焊接設(shè)備進(jìn)行裝料和卸料。

在Merz機(jī)床制造廠里警畴，一臺Kuka KR-Fortec型機(jī)器人可以連接四臺加工中心

缺少軟件界面

如同所有的技術(shù)整合一樣洞难，自動化機(jī)床也提出了有關(guān)合適的接口和界面方面的問題〗页“機(jī)床自動化的最大障礙在于與現(xiàn)有設(shè)備的相互對接队贱。在現(xiàn)有的機(jī)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潭袱，機(jī)床的使用壽命很長柱嫌，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(jìn)入市場時的一種障礙屯换。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(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)编丘。” IPA公司的Schneider明確地說道彤悔。

把機(jī)器人與機(jī)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嘉抓，因?yàn)樗呀?jīng)設(shè)立了相應(yīng)成熟的且標(biāo)準(zhǔn)化了的連接界面。因此晕窑，這家CNC系統(tǒng)抑片、機(jī)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連接杨赤，F(xiàn)anuc-CNC設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)與Fanuc機(jī)器人相對接议乐。對此，只要采用安全的插頭連接方式翔实，其他設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)忙坡。通過機(jī)床與機(jī)器人的此類關(guān)聯(lián)方式，可以在CNC機(jī)床的操作界面上直接查看機(jī)器人的工作狀態(tài)燥纹，或者相反：因?yàn)橛辛诉@種“簡單連接”的功能邪笆，可以通過機(jī)器人控制系統(tǒng)上的i-Pendant手動操控儀來查詢CNC機(jī)床數(shù)據(jù)。通過IO鏈接方式實(shí)現(xiàn)I/O信號交換捍椎，通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送蜡瓜，由此即可實(shí)現(xiàn)簡單的設(shè)備組合和有意義的設(shè)備對接，例如機(jī)器人與機(jī)床的對接接竣。

最近昨浆，F(xiàn)anuc公司機(jī)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(shí)現(xiàn)與上一級網(wǎng)絡(luò)的對接巢季。這對于較大型的機(jī)床來說很有意義魔呈，因?yàn)閷卸嗯_CNC機(jī)床與機(jī)器人相互通信。

一旦Fanuc-CNC與Fanuc機(jī)器人相連接沾谓，即可在CNC控制系統(tǒng)的操作界面上查詢機(jī)器人的工作狀態(tài)委造，反之亦可，因?yàn)镋asy connection功能也允許通過機(jī)器人控制系統(tǒng)來對CNC數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢

為了進(jìn)一步簡化對機(jī)床和機(jī)器人系統(tǒng)的操作均驶，F(xiàn)anuc公司開發(fā)出了Robot Connection(機(jī)器人連接)功能昏兆。一旦機(jī)器人被設(shè)立到整個系統(tǒng)里去的話，機(jī)床操作人員即可利用這個功能在CNC控制系統(tǒng)里調(diào)出一個能夠向他提供有關(guān)機(jī)器人狀態(tài)的所有重要信息(如維護(hù)任務(wù)或警報信息)的菜單來妇穴。他還可以選擇程序爬虱，并對機(jī)器人進(jìn)行控制，而無須通過單獨(dú)的控制系統(tǒng)去操作機(jī)器人腾它。

在機(jī)床自動化技術(shù)方面跑筝，除了接口匹配問題之外，被納入到連接范圍之內(nèi)的所有零部件之間的最佳協(xié)調(diào)也是非常重要的瞒滴。自20世紀(jì)80年代以來曲梗，機(jī)床制造廠商Vollmer公司就已經(jīng)在從事自動化設(shè)備之間相互協(xié)調(diào)的工作。

大約20年以來妓忍，ND系列機(jī)器人系統(tǒng)就已經(jīng)投入使用虏两。通過此類裝料系統(tǒng)，用戶不僅可以提高生產(chǎn)率世剖，同時還可以對諸如專業(yè)人員短缺等問題作出反應(yīng)充贿。Vollmer公司以其Vgrind 360型設(shè)備在上屆AMB展會上展出了針對自動化機(jī)床的新的技術(shù)解決方案∪胲瘢“Vollmer公司的技術(shù)開發(fā)同我們與用戶的溝通和對話緊密相連筷品。Vgrind 360型設(shè)備自動化的思路就是來源于這類對話。然后我們把對話的結(jié)果與我們的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來“瞥澹現(xiàn)在有了Vgrind 360型設(shè)備絮眨，刀具制造廠商即可對日益增長的硬金屬刀具的需求作出反應(yīng)并可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，可達(dá)到很高的生產(chǎn)產(chǎn)量麸颜〉桶祝”Vollmer公司總經(jīng)理Stefan Brand博士說道。針對刀具加工上的操作簡便化朴魁、運(yùn)刀路徑精確化和位置閉鎖穩(wěn)定化的問題酣夫，該公司可以將其在線切割設(shè)備上的工作經(jīng)驗(yàn)納入到自動化技術(shù)里來。在線切割設(shè)備上牙娇，各部分之間的相互協(xié)調(diào)需要達(dá)到微米級的精度若又。這種技術(shù)工藝可直接被整合到Vgrind 360型機(jī)床設(shè)備的研發(fā)上來仙冕。

減輕專業(yè)人員的工作負(fù)擔(dān)

Schuler在AMB展會上也介紹了其在自動化領(lǐng)域里的多年工作經(jīng)驗(yàn)。作為Load Master裝料系統(tǒng)的一個擴(kuò)展秩彤，該企業(yè)推出了Load Master Assist機(jī)器人裝置叔扼。“自動化程度越高漫雷，則生產(chǎn)效率也就越高瓜富，尤其是對于那些采用Load Master裝料系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)鏈接的機(jī)床設(shè)備來說，更為如此降盹。Load Master Assist機(jī)器人操作間作為托盤與貨物載體的裝料系統(tǒng)的一個功能擴(kuò)展与柑，承接了以往設(shè)備操作人員所承擔(dān)的任務(wù)⌒罨担”Schuler公司產(chǎn)品經(jīng)理Alexander Hergl說道价捧。由此可以減輕專業(yè)人員的工作負(fù)荷，使之可以處理其他任務(wù)剑辫。

Trumpf公司也意識到機(jī)床設(shè)備自動化是引領(lǐng)未來的一個話題干旧，并委托IPA公司通過合作的方式對相關(guān)技術(shù)和方案進(jìn)行開發(fā)∶帽危“開發(fā)的目標(biāo)便是機(jī)床設(shè)備在信息流和物料流方面的全自動連接椎眯。為了能夠在板材加工中對繁雜而多樣的生產(chǎn)環(huán)境提供有效的技術(shù)解決方案，Trumpf公司和IPA公司也對部分自動化的過渡性技術(shù)方案進(jìn)行了探索绎疟，即操作人員在其工作中可以通過信息連接而獲得支持咒舰，現(xiàn)有的生產(chǎn)流程在無需昂貴的自動化技術(shù)的情況下也能得到改善÷”IPA公司的Schneider如是說埂帜。兩家公司的合作期限為五年。除了直接合作的方式之外跑著，對公共資助的研究項(xiàng)目框架內(nèi)的協(xié)作也進(jìn)行了探討跑科。IfW公司也在積極探索自動化機(jī)床領(lǐng)域的課題，既有基礎(chǔ)性的方面门幌，也有與工業(yè)口合作伙伴直接合作的方面贝渣，例如機(jī)床制造企業(yè)和機(jī)器人制造企業(yè)、搬運(yùn)裝置供應(yīng)商和設(shè)備使用單位等熏盲。如果說從最初看來還缺少合適的連接界面和需要較高的投資成本這些因素成為了最大的障礙的話确告，在Kuka公司Schuhbauer看來，其實(shí)還存在著其他一些障礙券雕。最大的挑戰(zhàn)在于各個項(xiàng)目合作伙伴之間的工作協(xié)調(diào)遇患。在項(xiàng)目初期往往還不太清楚必須要做哪些工作，而當(dāng)項(xiàng)目行將結(jié)束時卻不再有很多時間來完成設(shè)備配備和測試了。

通過技術(shù)優(yōu)勢來說服用戶

為了減輕項(xiàng)目合作單位的工作強(qiáng)度啡邑，Kuka公司參與了VDW工作組的通用接口規(guī)范化工作贱勃。Kuka公司自己的技術(shù)包(如ready2grip)應(yīng)該也可以為用戶贏得更多時間，即在Kuka公司那里的集成商可以直接訂購帶有抓爪的機(jī)器人谣拣，而機(jī)器人設(shè)備運(yùn)抵使用現(xiàn)場之后便可直接投入使用募寨。鑒于自動化技術(shù)的復(fù)雜性而向用戶提供的這種前瞻性的支持可以成為用戶決定選用自動化機(jī)床的極具說服力的理由。

“從障礙角度上看森缠，我認(rèn)為目前的緊迫性工作更應(yīng)該放在設(shè)備與機(jī)器人制造廠商這邊，因?yàn)樗麄円?尤其是中小產(chǎn)量的)用戶們信服擁有適當(dāng)自動化程度的自動化機(jī)床的諸多好處仪缸」蠛”IfW公司Stehle這樣總結(jié)說。同樣具有說服力的還有這樣一個事實(shí)恰画，即擁有自動化機(jī)床設(shè)備的用戶更接近于同樣具有決定未來意義的工業(yè)4.0的表征宾茂。“自動化技術(shù)方案不僅僅是要更快拴还、更靈活和更具經(jīng)濟(jì)性地集成到機(jī)床設(shè)備上跨晴，同時也要實(shí)現(xiàn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化。在這里症影，我們可以看出從工業(yè)4.0角度積極參與到生產(chǎn)規(guī)劃中去的機(jī)床設(shè)備所具有的潛力曹是。由于具備很多認(rèn)知系統(tǒng)，因此一臺‘一起思考’的機(jī)器人可以擴(kuò)大機(jī)床設(shè)備的視野垦亲，但這還仍然只是未來的一個夢想房睁。”Vollmer公司的Brand總結(jié)說道常迹。

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