“精确路径控制”的机器人机床

通过与西门子的合作，Maucher CNC- robotic GmbH将在数控生产的众多领域引发变革。由CNC控制的标准机器人可以执行诸如粘合、钩环紧固、水切割、去毛刺、铆接以及单元中的其他工艺任务。这些创新的机器人单元已经在汽车供应商Maucher Formenbau公司运行好几个月，且一直表现良好。同时，Maucher还向其他客户提供最初为内部生产而开发的CNC机器人解决方案。

机器人在多个工作空间中加工工件
Maucher Formenbau 公司的员工从压机中取出车顶衬板的毛坯。为了进行预切割，他将车顶衬板放在模具上，该模具被夹紧在一个空的工件台上。随后单元门关闭，操作员使用移动操作面板启动NC程序。然后，机械臂从上方移动到加工区域。伴随着机械臂和工件工作台看似毫不费力的运动，机械手沿着模具上的复杂曲线移动，通过水刀喷嘴精准的完成所有切割。这项工作刚一完成，机械臂上升，从单元中移出并降低到相邻的单元中，在那里，另一个员工已经放置了一个不同的模压组件准备进行预切割。

进行连续路径控制的机器人精密加工
在Maucher Formenbau公司的生产设施里，这些看起来毫不起眼和司空见惯的东西，实际上是机器人技术和数控生产领域的一场革命。“实际上，我在机器人应用程序的开发和调试方面已有多年工作经验。以前，机器人只能处理点对点系统控制的任务。使用它们来执行更复杂或更精确的加工操作是不可能的。” Maucher CNC-Robotic GmbH总经Dirk Brissé告诉我们。后来，他的前同事Patrick Bartsch打电话给他，告诉他，他想开发一种可用于机械加工的机器人。“我本能地拒绝了他。但后来我对这个想法感到非常兴奋，第二天我就同意参与其中。” Dirk Brissé说。

在SINUMERIK运行MyRobot：一个令人振奋的想法
随后，这两位渴望创新的合作伙伴带着他们的想法去拜访了许多机器人制造商。然而，几乎没有人真的感兴趣——可能是因为机器人业务的蓬勃发展，制造商们已经可以从简单的操作中获得巨额收入。“然后我们听说了Comau Run MyRobot和它在MyRobot的集成。这里是机器人主要的应用领域，Comau机器人是由CNC控制的，并以这种方式与机床同步。真正让我们兴奋的是：西门子的开发人员将Comau机器人的运动学集成到数控系统中，从而为机器人建立了一个连续路径控制方法。除此之外，SINUMERIK 840D sl的所有优点都能让该机器人受益：数字孪生、加工仿真、安全集成、通过CAD/CAM软件编程等等。”这意味着编程加工任务不再需要机器人专家。在未来，由CNC生产专家凭借他们对生产工艺和材料的全部知识就可以完成这项工作。

Maucher Formenbau公司的总经理Peter Strittmatter也对这两位开发商的想法感兴趣：“我们的业务范围主要包括一些小批量生产，我们为豪华品牌和特种车辆（例如防弹豪华轿车）的提供车顶衬垫、车垫、轮拱衬垫和混合动力材料。这样的产品要求我们的生产模式既要保证产品质量，也要具有柔性。在我们公司，问题的关键是这样的小批量不值得开发专机，但如果我们采用纯手工打造，那么我们又会在产量、质量、效率和人体工程学方面受到限制。我发现使用精确而灵活的机器人进行加工，并能够像CNC那样对它们编程的想法非常令人兴奋。”

对手工与体力的要求:精确地将钩环胶带粘在柔软的材料上
现在，基于这一想法开发的完整解决方案已经在Maucher Formenbau公司生产设备上运行了好几个月。在距离水刀切割单元不远的地方，有一个单元，一个带有多用途喷头的机器人正在将胶粘剂和钩环胶带粘贴到车顶衬垫上，这些将在以后用于将车顶衬垫固定到车身上。首先，机械臂上的分配器喷嘴会涂上线条或单个点的粘合剂。在完成每条路径之后，机械手头部执行一个小的旋转，再次沿着线和点再次移动，粘贴钩环胶带，将其向下按压并将其切成合适的尺寸，所有这些都由SINUMERIK 840D sl完美控制。

  “这项工作要求精确性，而且由于必须施加压力，对我们的员工的体力要求也非常高。我们甚至遇到了比较尴尬的问题，那就是员工无法够到面包车和小巴的顶棚。现在，这项任务是自动完成的，适用于大量不同的车顶衬垫和车型。”Strittmatter说。

可计算成本的完整解决方案
 “这是与普通机器人制造商的另一个不同之处。我们不会启动任何耗时且有风险的机器人项目。我们只是以可计算的成本提供完整的解决方案。使用我们自己的生产设施作为测试平台，我们开发了这样的工艺解决方案，然后我们可以将其作为成品交付，包括一个标准单元，标准机器人，SINUMERIK控制器和整个设备的CE认证。”实际运行时，将机器人悬挂于单元上方，而不是布置在单元一侧。这样既节省了空间，包括机床的占地面积和工作空间。也使得机器人可以灵活地在多个单元中穿梭运行，从而进一步优化了设置时间。

整机组装后仍适合用卡车运输
即使是最大的完全组装的单元也能直接装上卡车。这些单元在几个小时内就能在工厂安装就绪。即使是像水切割这样的工艺，也仅仅是安装机器人和单元而已，不需要特殊的地基。从工艺和工程的角度来看，该单元建立后就相当于一台经典的数控机床。通过使用CAD/CAM程序，可以按照通常的数字序列创建和模拟程序，可以自动测试刀具和夹紧装置，还可以操作SINUMERIK的“安全集成”功能。

到目前为止，这些都是熟悉的领域的应用。但是机器人单元也要开辟新的应用领域。八轴加工是一种新的更有效的加工策略，并大大缩短了加工时间，在某些工艺中，其效率比传统的五轴机床高出30％。根据需求，给机器人配置不同的头架就可以用于不同的生产任务。这种方案对投资的抗风险优势明显：“如果某个工艺或机器由于订单变更而过时，我可以改造机器人以适应其他工艺。”Strittmatter说。

 接下来会发生什么？
在过去的几个月中，基于与SINUMERIK 840D sl一起实施的Comau Run MyRobot项目，Maucher CNC-Robotic公司不再只是为内部生产构建机器人系统，还为其他客户进行测试和构建。目前在Maucher Formenbau公司已经运行了一段时间应用程序的机器人单元是当前的主要关注点，除此以外，他们也正在开发针对其他应用领域的CNC机器人创新技术。“目前，对我们来说最有趣的应用是可以用较小的负载实现的机械加工应用。例如：我们目前正在测试机器人单元的抛光和去毛刺等工艺。对此应用的需求正在增加，尤其是对于复合材料，可以使用中小型有效载荷的机器人来实现”，Brissé解释说。

 “带有SINUMERIK和Run MyRobot的数控机器人非常适合与机床实现同步加工，而不需要任何专业的机器人程序员。除了处理任务之外，由CNC控制的机器人还可以执行预加工或并行加工操作。这为加工带来了附加值，而且缩短了生产时间，例如前述Maucher Formenbau公司的例子，以及飞机制造中使用移动机器人的初始样机的例子都清楚表明：CNC机器人技术在加工领域具有巨大潜力。我们正处于这一潮流的起点，例如我们谈及要发展的8轴加工的开发和编程时。我对Maucher CNC-Robotic 公司基于SINUMERIK840D sl的机器人单元的灵活性和人性化设置印象深刻，并且可以由CNC专家按照常规成熟的形式来进行编程。”来自西门子公司技术支持经理Oliver Freisler说。

来源：荣格-《国际金属加工商情》

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