CIMT2021部分工业机器人展品评述

国际金属加工网 2021年07月08日

要提高制造业的自动化水平,助力全行业向智能化迈进,工业机器人的配套必不可少。本文主要就CIMT2021部分工业机器人展品进行评述,并概括介绍工业机器人与机床配套应用技术的发展趋势。

一、部分展商及展品

1. 广州数控设备有限公司

广州数控重点演示了工业机器人与视觉系统配合进行相关作业。

(1)3D视觉搬运演示单元

该单元由GSK的RB50工业机器人配合3D视觉系统等构成,能完成对各种无序摆放工件的抓取,可灵活应用于各领域的上下料作业。

RB50是广数自主研发的中负载工业机器人,电机、驱动、系统、减速器等四大核心零部件全国产化。采用电机后置的结构方式,通过传动轴、齿轮系等驱动末端运动,小臂、腕部等前部机构紧凑轻巧,使整机速度较高。同时,整机线缆全部内置,防护性能好,更利于在有粉末、飞溅的恶劣环境下作业。

该机器人额定负载50kg,臂展1950mm,重复定位精度±0.05mm,广泛应用于打磨、抛光、机床上下料、冲压、搬运等。

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RB50工业机器人配合3D视觉系统

(2)RB165搬运演示单元

该单元使用一台GSK的RB165A1工业机器人,配合视觉装置及夹具完成对工件精准抓取、摆放,可灵活应用于各行业领域的上下料、码垛及输送作业。机器人和视觉定位准确,是进行稳定、高效生产的重要保证。

RB165A1机器人使用平衡缸设计,减小电机和减速器的负荷输出要求,增大机器人的有效负载。采用电机后置的结构形式,减轻机器人末端重量,提高有效负载。各主要部件经过有限元优化分析以及动力学分析,进行轻量化设计,在保证机器人本体刚度的同时减轻本体重量。采用广数专门研发的大功率高速电机和驱动,自主研发的控制系统,机器人运动速度快、精度高。机器人可靠性好,曾在广汽集团的汽车生产线上和海尔集团的自动化生产线上应用,因其使用效果良好得到客户认可。

RB165A1机器人经系列化设计延伸出RB130和RB210两款机型产品,以满足不同客户的应用需求。额定负载165kg,臂展2463mm,重复定位精度±0.1mm,应用于搬运、点焊、打磨、雕刻等领域。

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RB165A1工业机器人

2. 埃斯顿自动化

埃斯顿展出了多款机器人本体及控制系统。

(1)  新一代折弯专用机器人ER80B-2565-BD

埃斯顿在应用成熟且市场占有率较高的钣金折弯领域,推出新一代折弯机器人ER80B-2565-BD,主要在机器人控制系统进行性能优化和提升,采用新一代控制器及振动抑制算法,大幅度提升机器人精度和速度。拥有丰富的折弯工艺软件包。基于人机工程学的机器人设计,使ER80B-2565-BD动作更柔顺,全新白色涂装工艺,兼顾工业实用与美学的统一。

(2)新一代冲压专用机器人ER15-1520-PR

这是埃斯顿最新发布的冲压机器人,应用于冲压上下料工序。新款机器人采用高性能动力学模型,全新的速度规划和振动抑制算法,大幅度提高速度和稳定性;优化手腕结构设计,J1轴采用中空设计,充分考虑冲压工作环境中动作范围大,频率快的特性。同时ER15-1520-PR配备成熟的冲压工艺软件包,简单易用的操作界面,灵活的工艺配置。具备安全监测机制,保证交互和配置的正确性。

(3)埃斯顿全资子公司CLOOS七轴高柔性焊接机器人

七轴机器人QIROX为六轴关节型机器人QRC-410-E的延伸机型,可选配的第七轴既可以直接安装在机器人底座上,也可以安装在机器人变位机上,扩大了机器人的工作范围,使焊枪处于最有利的施焊位置。

(4)埃斯顿新升级ER6-1450-H焊接机器人

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该焊接机器人采用新一代机器人控制器及振动抑制算法,在速度、精度、轨迹规划方面均有大幅度提升。运行速度相比上一代产品提升30%。

3. FANUC(发那科)机器人

(1)CNC-QSSR

快速简便启动自动化Quick & Simple Start-up of Robotization (QSSR) 功能,可实现机器人与数控机床的快速连接与设定,减少系统集成时的连接与调试时间。它基于发那科机器人接口功能,内置了机器人与加工中心的信号交互系统和人机交互界面,并为客户提供了一系列标准化模块,客户仅需提供夹具、机器人手抓和加工程序,就能进行自动化生产。机器人与机床的连接迅速简单,机器人的编程操作更容易,甚至可以通过数字仿真技术自动生成机器人运动轨迹和程序,无需人工参与编程即可控制机器人进行自动化作业,并在工作过程中自动避开干扰物。

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QSSR连接:简单连接和设定

只需要一根网线即可简单地实现机床和机器人的连接;通过CNC和机器人屏幕上的引导功能进行通信设置。

使用G-code功能简便地创建机器人程序,便于机床操作者操作机器人;用机床操作者熟悉的系统G代码程序控制机器人上下料;利用机床的手脉进行定位,可以在CNC中指定特定通过点,一键生成机器人程序。

QSSR自动路径:自动生成机器人程序

只需要指定起点和终点,即可自动生成可避免机床碰撞的轨迹;生成的程序由CNC的M代码调用。

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(2)发动机螺栓拧紧及视觉检测

FANUC推出新款协作机器人的发动机螺栓拧紧及视觉检测系统展示单元,配合智能视觉,机器人能自动进行螺栓拧紧,不需要人工编程。因为协作机器人具备力矩反馈功能,因此不需要增加力矩传感器也可以自动进行拧紧姿态调整。其新型控制器,体积小,重量轻,单人可搬运。

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(3)压铸单元全自动化系统

压铸单元全自动化系统使用了4台机器人进行自动化作业,包括1台M-20iB 25、1台M-710iC 70、2台M-20iD 25机器人。工序顺序是:先用M-20iB25机器人给压铸机上料,压铸后用M-710iC 70机器人取出工件,先后进行压铸机去渣包及风冷工序,然后把工件放进压铸件伺服切边装置切除料柄,再由一台M-20iD 25机器人取出工件进行去毛刺工序。去除加工面飞边后,由另一台M-20iD 25机器人抓取工件进行毛坯面去毛刺,最后上料至机床进行加工。从压铸上料、去渣包、风冷、切除料柄、加工面去毛刺、毛坯面去毛刺,到加工机床上、下料,整个作业流程实现完全自动化。

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其中压铸机器人M-20iB 25采用内走线的本体结构,电机、电缆不外露,防护等级可达IP67,适用于多种较恶劣环境。该机臂展长,负载能力大,本体重量轻。M-710iC 70是FANUC老款经典通用机器人,常用于搬运、码垛、焊接、装配等,与50kg机器人M-710iC 50是同一系列产品,属于衍生款。M-20iD 25是FANUC新款主打机器人,456轴采用齿轮传动,结构紧凑,重量轻,成本低,而且小臂和手腕具备φ57mm的中空直径,可防止线缆卡住和磨损,减少线缆与设备的缠绕,本体可以实现与焊接机器人通用,但是齿轮的加工和装配要求较高。经过全新升级后,外观简洁、大方、美观,采用细长弯曲大臂设计,可以减少干扰,节省空间,适合在拥挤的生产环境中使用。

FANUC机器人系统具备软浮动功能,在机器人抓取工件进行去渣包和去毛刺的时候可以保持恒力工作。

加工面去毛刺机器人末端有一旋转气缸,通过旋转气缸变换工具可以实现去毛刺和零件抓取两种动作。机器人末端同时集成了二维视觉传感器和六维力传感器,通过视觉识别,机器人可以自动生成去毛刺工作轨迹,通过力传感器的力反馈,实现浮动去毛刺,让机器人自动进行姿态调整,保证在去毛刺过程中,切削力大小稳定,倒角一致。

毛坯面去毛刺机器人,夹持工件利用浮动铣刀和浮动锉刀进行毛刺去除。

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通过Smart LINK SCADA数据采集及监控系统,可以采集生产单元的机器人信息、机床信息、压铸岛生产信息、压铸机工艺信息等,进行远程监测和调控。

(4)机床与机械手集成方案

FANUC也推出了机床与机械手的集成方案,将机床上下料机械手的控制功能模块内嵌于CNC中,可用CNC对机械手进行编程控制,调整机械手的动作,轻松实现工件上下料的自动化,并提高易用性。目前推出的方案,只能对只有一两个轴的简单机械手进行点到点动作控制,用于工件的搬运工作,不能进行轨迹的控制。

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4. SIEMENS(西门子)

西门子此次参展的主题是“数字化企业——让机床制造业更进一步”,数字化设计及生产是其主要展示内容。

西门子系统机器人与机床集成解决方案有四种:

(1)机床与机器人各自有独立的控制系统,机器人编程由机器人系统完成,机床系统内部集成了便于与机器人通讯的PLC I/O通讯接口,能快速便捷地实现机器人和机床的连接。一般适用于机床工件上下料应用,支持所有品牌的机器人。828D、840Dsl系统均可满足应用。

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(2)机器人不带自身的控制系统,机床系统的SINUMERIKOperate直接完成机器人的操作编程,通过一个中间的PLC向机器人发送指令,控制机器人动作。能实现一些简单的动作,一般适用于机床工件上下料应用,支持KUKA的机器人。828D、840Dsl系统都可满足应用。

(3)机器人不带自身的控制系统,通过数字双胞胎技术,在电脑上用CAM为机床和机器人编程,然后发送至机床控制系统,再通过中间处理器向机器人发送指令,控制机器人动作。通过运动控制层连接,能实现连续轨迹和复杂的动作控制,精度较高,适用于机床上下料和工件加工。支持KUKA、史陶比尔的机器人。只有840Dsl系统可以满足使用。

(4)无需机器人控制器和中间处理器,编程后直接由机床系统控制机器人动作,将机器人控制系统和机床控制系统完全合成一体,实现机器人运动链全集成,能实现连续轨迹和复杂的动作控制,精度较高,适用于机床上下料和工件加工。支持COMAU、MABI的机器人。只有840Dsl系统可以满足使用。

二、发展趋势

机床与机器人高度集成是本次展会的一大亮点和重点。从展会展品不难看出,当前制造技术发展的趋势是:提高自动化水平、广泛应用数字化技术、采用网络化管理、向智能化迈进。如何将机器人和机床高度集成,降低机器人编程难度,或自动生成机器人程序,控制机器人自动工作等,是实现自动化、智能化生产的新趋势。在CIMT2021展会中,FANUC、三菱电机、SIEMENS、DMG MORI都展出了机床与机器人高度集成的系统和方案。

提高机器人控制系统和机床系统的通讯性,甚至将机器人系统和机床系统集成在一起,可以节约成本,同时增强机器人和机床的沟通与协作能力,使集成方案更加稳定可靠,这也是国内相关企业努力的方向之一。

加强工艺软件包的开发势在必行。现在客户的需求不仅仅是一个好用的机器人,而是一套实用的解决方案,这往往涉及到相关领域的工艺问题,需要开发如冲压软件包、焊接软件包、折弯软件包等工艺软件包,配合机床高效生产。

为了提高生产线的自动化、智能化程度,提高生产线的可靠性、稳定性,协调好机器人与周边设备的动作,实现定制化生产等,生产管理系统和数字双胞胎技术,将是今后必然的发展趋势。

(中国机床工具工业协会cmtba)

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