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摘要：在科学技术与经济不断进步的同时，也加快了机器人研发。在目前机床上下料中已经融入了机器人操作，这在一定程度上实现了机床自动化。机器人的应用转变了传统机床上下料效率，在提高效率的同时，也推动了数控机床的发展。本文就对机器人在机床上下料自动化中的应用要点进行分析，供参考。
关键词：机器人、机床上下料、自动化中、应用要点
引言：装备制造是我国的基础工业，在经济发展与市场需求的双重推动下，机器人和数控机床集成运用的发展越来越快，在应用上形式也呈现出多元化。在机床上下料中融入机器人，可以在实现自动化操作的同时，推动机器人与数控机床共同发展。
1.典型机器人+数控机床生产单元配置
1.1数控机床
数控机床是一种新型的自动化机床，其不但包含了微电子和计算机技术，还包含了自动控制和精密机械技术。数控机床主要是提前编制好对应的程序，对加工过程进行指挥，让科技代替传统人力，实现机械加工的高效运行[1]。由于数控机床内部较为稳定，用料较为精细，使用寿命也比传统机床长些许，其本身的技术和传统零件加工时的工艺存在差异，使其发展前景极为乐观。
1.2工业机器人和控制器
在典型机器人与数控机床生产单元中，工业机器人及控制器是核心部件，控制器相当于是机器人的大脑，主要对机器人操作进行控制，也可以对一些并不是十分复杂的流程加以总控制，比如i/o信号等。在该单元运行中，通过和数控机床信号进行交流，对数控机床的自动门加以控制，使自动门可以远程开启、关闭。同时，也可通过该单元对物料仓储系统进行控制。
1.3末端执行器
末端执行器相当于机器人前端的抓手、吸盘等工具，也包含了在使用机器人进行上下料时经常使用到的电动抓手、气动抓手、电磁夹具等，属于辅助类单元[2]。
1.4系统控制器
系统控制器就是指的总控制平台，主要负责对整个单元自动化运作加以控制。在运行时主要是通过通讯协议来实现控制的，以通讯电缆为主要连接渠道，分别实现了机器人、机床、控制器及周围设备之间的信号交互，确保整条生产线可以达到自动化运行需求。
1.5周围设备
机器人与数控机床生产单元中的周围设备主要包含了烘干单元、检测单元、清洗单元及上下料储备单元等。该单元属于基本功能以外的拓展功能，在运行时主要是根据实际加工情况来决定的，尽可能实现功能多样化[3]。但是，该单元存在一个潜在隐患就是，如果功能部件越多，故障发生率越高。
2.机器人+数控机床布局
2.1机器人制造岛
通常情况下，一台机器人需配置一台至三台数控机床，相关领域在使用机器人实现机床上下料时，一般都选择地面固定的布局方法。该方法的优势在于简单便捷，且成本较低，但缺点就是机器人在数控机床的正面，会占据较大的机床空间，也会在一定程度上影响工作人员的机床操作，如更换刀具、夹具等。
2.2地面轨道行走系统
由于一台机器人所需配置的数控机床数量较多，数控机床一般都分布在机器人行走轨道的两侧或一侧，以此来延伸机器人活动范畴。一台机器人可以对多台数控机床同时服务，因此应用效率较高。
2.3桁架轨道行走加工系统
桁架轨道行走加工系统也是将机器人安装在轨道上面，但区别就是，机器人的安装位置位于空中桁架轨道。和地面固定方法相比，这种方法节约了较大的地面空间，不会占据数控机床操作位置，在后续对机床进行维护时也较为便捷[4]。
但该方法唯一的缺点就在于，和地面固定方法相比，施工难度有了一定提高，且对于地基的要求非常严格，虽然不会影响数控机床的维修，但却会影响机器人本身的维修保养工作。
2.4机器人一体化
机器人一体化主要是指各机器人相结合专门用于服务一台数控机床，所以，当数控机床的数量有所增加时，成本也会有所提高。机器人一体化的优势在于，无论是机器人的动作，还是系统结构都较为简单，故障点比较少，在运行时有着稳定保障。
2.5综合性生产系统
综合性生产系统就是指的数字化车间。在车间运行时主要是通过信息管理系统和传感技术来实现的。可以对车间生产情况进行全方位监控，且对可能存在的安全隐患进行及时反馈、解决。并且，综合性生产系统的融入还可以对车间加工工艺、刀具信息、设备维护数据、产品信息等加以记录管理，实现无人化生产模式。
3.机器人在机床上下料自动化中的应用误区
3.1思想误区
在第一次世界大战之后，机器人开始得到研发与推广，到目前为止，人类对于机器人的认识始终存在误区。大部分人都认为机器人集自动化、数字化为一体，可以代替人类从事较为简单、繁琐的工作，以机器人替代人才是机器人的发展宗旨[5]。然而实际上，机器人发展的核心在于提高生产效率。在机器人研发时也是以生产效率提高为重点的，要求机器人在自动化运行中应具备较强的稳定性、可靠性、时效性，在减少人工劳动力的同时，又可以削弱成本。
3.2对机器人期望过高
加工企业对于机器人的期望过高主要可以体现在三方面。一方面，在使用机器人进行上下料自动化操作时，加工企业希望机器人可以做更多的事情。在机床上下料操作时，由于系统较为复杂，在管理上比较难度较大，再加上故障点较多，任何小的故障都可能会对整个单元正常运行造成影响。相比之下，机器人的系统和动作都比较简单，可靠性有所保障，效率自然较高，但正是因为加工企业只看到了机器人的优势，使得过度使用机器人，甚至希望机器人干超过能力范围以外的事情；另一方面，在使用机器人实现上下料操作时，加工企业对于仿真软件的依赖性非常严重。机器人仿真软件能够模拟出实际生产情况，对可能存在的问题加以了解，并提前制定防范措施，确保运行过程顺利。但是，机器人仿真软件无法仿真管线或电缆缠绕问题；此外，加工企业对于机器人控制能力存在不信任情况。由于控制器可以对机器人的运行情况加以整体控制，但这只限于比较简单的系统，对于一些比较复杂的系统是没有必要增加总控制器系统的，这反而会提高成本[6]。
3.3未考虑承重问题
在使用机器人上下料时，必须确保机器人在正常的负荷下运行。如果负荷超出机器人可承受范围，就会导致机器人工作效率与寿命有所削弱。同时，这也是影响加工企业经济效益的一大因素。当机器人在超负荷环境下运行时，效率会有所降低，加工周期也会延长，投资回收期自然会随着加工周期延伸。因此，在使用机器人辅助机床上下料时，为了发挥机器人作用，促进加工企业效益回收，必须严格控制负荷因素。
结束语：在机床上下料中应用机器人实现了自动化操作。综上所述，机器人+数控机床生产单元配置主要包含了数控机床、工业机器人和控制器、末端执行器、系统控制器、周围设备；机器人+数控机床布局主要涵盖了机器人制造岛、地面轨道行走系统、桁架轨道行走加工系统、机器人一体化及综合性生产系统。为了发挥机器人价值，加工企业必须转变现有误区，如思想误区、对机器人期望过高等。
参考文献：
[1]郑东梅,王庆喜,延安.工业机器人在数控机床自动上下料系统中的应用[J].粘接,2019,040(011):190-192.
[2]郭树伽,刘羽,姜彬,等.AGV+协作机器人在零件数控机床加工上下料中的应用[J].汽车工艺师,2019(9).
[3]郭志良.数控车床桁架机器人上下料系统设计研究[D].2019.
[4]张宪雷.用于机床自动化上下料机器人生产装置:,2020.
[5]秦旭.机床上下料自动化系统的电气设计[J].南方农机,2020,051(004):145.
[6]何琳.基于工业机器人的上下料控制系统的研究[D].2020.