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CIMT2023部分工业机器人及数控系统展品考察报告




 


【编者按】CIMT2023(第十八届中国国际机床展览会)已于415日圆满落幕。展会期间,主办方中国机床工具工业协会有关分会组织人员针对本专业领域展品进行评述,现编发部分文章,供业界参考。文章观点仅代表作者本人。

 


一、前言

 

第十八届中国国际机床展览会(CIMT2023)于2023410-15日在北京中国国际展览中心(顺义馆)举办,展出面积14万平方米,来自全球28个国家和地区的1600家展商携数万台套机床工具产品共襄盛会。境内外著名机床工具制造商悉数到场,13个国家和地区的机床协会或贸促机构等组团参展,CIMT2023又一次成为全球机床工具行业关注的焦点。

 

CIMT2023展会以“融合创新数智未来”为主题,旨在促进信息化技术与制造技术的深度融合,探索未来数字化和智能化制造之路。展会主题紧扣制造技术发展方向和时代特点,在业内外引起巨大共鸣和广泛关注。

 

笔者本次观展的主要目的是了解同行新产品和新技术,了解机床行业发展趋势。


 

二、部分展品简介及分析

 

(一)工业机器人

 

作为机床专业展,单独参展的机器人厂家并不多,展会上的机器人主要是机床厂家用来展示机床自动化产线单元配套的。据此,也可以看到一些未来机器人的发展趋势和加工生产的发展方向。


1. FANUC(发那科)

 

1)注塑机器人单元

 

展示了注塑机生产管理系统。借助金属粉末射出成形和热流道注塑技术,通过注塑机和4模腔模具,进行光纤接头注塑。采用一台M-10iD/12机器人给注塑机下料,经过冷却和称重检测后,将工件放置于料盒中。利用适于成形工厂国际化和大规模化生产的质量信息管理工具ROBOSHOT-LINKi,同时采用便于操作的iHMI新主页画面,协助机器人快速简便启动自动化系统。

 

 

 

2)医疗骨板自动化加工系统

 

用机器人进行医疗骨板加工的自动化上下料和打磨。

 


 

3)弯管自动化系统

 

用一台M-710iC/50机器人进行弯管演示,机器人配备弯管软件工艺包,可以实现折弯跟随,和多弯曲半径折弯。

  


 

4)协作机器人

 

此次展会FANUC展示了CRX全系列的协作机器人产品,其中的亮点是新品CRX-25iA,最大负载25kg,最大臂展1889mm,防护等级IP67,本体质量135kg,协作模式下最高速度达到1000mm/s,高速模式下最大速度达到2000mm/s,达到了协作与效率、负载能力的良好平衡。这款机器人号称行业内最大的协作机器人,虽然此前已有不少企业推出了25kg级别的协作机器人,如新松、UR、节卡等。协作机器人的负载越做越大,说明未来协作机器人与工业机器人的界限会越来越模糊,会向彼此靠拢。不管是“协作工业化”,还是“工业协作化”,都是为了使机器人的性能更加均衡、更加全面,在满足客户使用要求的前提下,为客户实现利益最大化。

 

FANUC的协作机器人每个关节都配置一个力矩传感器,提高了力控的精度,但是成本也较高,价格在20万元以上。末端有一个使能开关,进行拖动示教时,需要长按使能开关,拖动的流畅性尚有提升空间。

 


 

在协作机器人新能源汽车拧螺丝应用展示单元,现场吸引了不少观众驻足。用一台CRX-10iA/L机器人配备视觉系统进行汽车座椅工件螺丝拧紧,采用iCARE信息化监控系统监控。用一台CRX-20iA/L机器人进行车架工件螺丝拧紧,通过提高机器人的刚性以及受力分析校核,最大拧紧力矩可达200Nm,可预紧M16的螺钉。可以预见此类产品在新能源汽车领域会有非常大的应用空间,也足见FANUC对新能源汽车市场的重视。

 

2ABB机器人

 

1)全自动机床上下料,原铸件检测方案

 

用一台IRB4600机器人配合3D视觉进行无序摆放的工件抓取。用IRB 2600配合2D视觉对传送带上的工件进行抓取,并送至协作机器人GoFa TM CRB 15000处,GoFa抓取扫描仪,通过非接触式蓝光面扫描技术,扫描铸件,获得完整的三维点云数据,与事先导入系统的CD模型进行比对,自动生成精度检测报告,并计算加工面积,然后由IRB 2600抓取完成检测的工件替换机床中已加工完成的工件,进行加工。已完成的工件被抓取放置在下料传送带上输出。该方案不再需要人工操作,真正做到机床上下料、加工及检测全自动化,集成MES生产管理系统,提高实时的生产可见性,帮助企业更好地决策,实现降本增效。

  


 

2)曲轴去毛刺抛光单元

 

本单元演示了ABB机器人配合变位机,使用气动主轴,对曲轴和压铸件边缘进行去毛刺及抛光作业。相对于人工作业,该解决方案能够显著提高生产效率,加快新品导入速度,有利于产品质量一致性的达成和作业环境的改善。该机器人采用了特殊设计的十字激光TCP辅助标定单元,将机器人的TCP标定精度/速度提升35%

 

 

3.埃斯顿机器人

 

埃斯顿主要展示了与钣金冲压和折弯相关的机器人。

 

1)全新一代高速冲压系列机器人

 

ER15-1520-PR四轴小码垛机器人,负载15kg,臂展1520mm,速度提升20%,具有冲压专用工艺软件包,具有随动功能。



 

2)高速折弯专用机器人

 

展示了ER45ER80BER130系列折弯专用机器人。埃斯顿凭借其专门开发的折弯机器人本体和随动折弯的算法功能,可为客户提供自动化钣金折弯解决方案,在钣金折弯领域占有较大的市场份额。

 


 

4.凯恩帝机器人系统

 

凯恩帝也开发了工业机器人的控制系统和示教器,在CIMT2023现场展示了机器人配3D视觉演示、激光焊缝跟踪演示和焊接工艺展示。

 


 

5. 三菱机器人

 


 

三菱演示了一台机器人给机床上下料的自动化单元。为了兼具效率和安全性,使用了一个激光雷达传感器,对机器人的工作区域进行监控,当有人或物体进入黄色减速区时,机器人会减速工作,当进入红色停止区时,机器人会停止工作。

 

6. 广数机器人

 

广州数控展示了全新推出的全数字高端焊机“数控神焊”单元,包括全数字高端焊机MDC-500P和中空焊接机器人RH06A2。用RH06A2高精中空焊接机器人配合双轴变位机进行双贯线焊接演示,并展示了一些超薄板焊接和增材焊接的样品。

 

MDC-500P伺服焊机,采用的是MDC微创冷焊的焊接工艺,在传统GMAW电源基础上融合数控伺服控制技术,焊接时焊丝以高频高速抽拉动作实现精准能量控制和“无飞溅引弧”。与传统的MAG/MIG技术相比,金属熔滴过渡热输入量会更低,变形较小。可焊接0.3mm不锈钢、碳钢、硅钢,且飞溅极低。亦可用于3D增材焊接,现场展示了一些不同材料的3D增材焊接样品,引起了大量观众的兴趣。

 

RH06A2-1490高精中空焊接机器人,采用高精密减速器、高刚度本体结构设计,采用全新SJTRE系列高速电机,运行速度波动降低30%。采用具有抑振功能的全新一体化伺服,机器人重复定位精度可达±0.03mm,轨迹重复性≤0.1mm。配合MDC-500P伺服焊机可实现0.3mm超薄板焊接。本体采用大中空腕体结构设计,末端手腕中空径可达Ø50mm,焊枪线缆内置走线减少线缆干涉、磨损。整体造型采用大量的流线形线条和弧形臂设计,造型优美,并让出工作空间减少机器人本体与工件干涉的机会。

 

RH06A2-1490中空焊接机器人形成了3款系列化产品,另包括RH06A2-2000超大臂展中空焊接机器人和RH06B1七轴中空焊接机器人。

 

RH06A2-2000,最大负载10kg,最大臂展2000mm,可支持正//倒装,可满足更多应用场合的需求。

 

RH06B1七轴中空焊接机器人,最大负载6kg,最大臂展1605mm,冗余自由度设计可以使机器人具有更高的运动灵活性,可灵活避障,实现高密度摆放,全周焊接,适用于空间狭小、工况复杂的应用场合,如汽车产线上。在不需要变位机配合的情况下也可以使焊枪在焊接过程中始终保持最佳焊接姿态,在一些应用场合下,和六轴机器人相比,可以省去一台双轴变位机,节约空间和成本。

  


RH06A2-1490中空焊接机器人

     

7. 其他

 

ATI工业自动化公司展示了机器人焊缝打磨工作站、发动机壳体去毛刺工作站、机器人上下料\装配及打磨工作站等。机器人通过末端加装六维力传感器或者浮动打磨头实现恒力工作,机器人只需要按照预定轨迹去走就行了,控制简单,但成本也会相应增加很多。展示案例都是针对汽车行业的,说明现在新能源汽车领域需求旺盛,供应商对该领域也更加重视。

 



机器人焊缝打磨工作站





发动机壳体去毛刺工作站





机器人上下料\装配及打磨工作站

 


(二)机床数控系统

 

通过参观展台展品和听取技术交流可以看出,数控系统厂家的产品更多是往高效、易用、智能、数字孪生方向发展。

 

1FANUC

 

FANUC在数控系统产品方面重点展示了新的界面软件包FANOVICNC技术包括:表面精细处理技术、高效加工、智能伺服控制、工业网络支持、预防性维护等。

 

高精度模具板加工:采用自动穿丝线切割机进行加工,工作台最大高度充水时间缩短近50%,排水时间缩短近20%,操作效率提升。采用线切割机生产管理系统,适用于国际化和大规模化生产,可轻松实现加工程序传送、设备状态监控和生产结果分析等功能,提高运转效率。

 


 

SmartLINK iCARE管理系统:通过该管理系统可以在线监测设备和机器人的运行情况,做预判性维护,并分析各设备的工作量是否饱和。

 

FANUC数字孪生:推出CNC GUIDE2软件,不仅可以实现CNC操作模拟、在PC运行仿真,还可以生成保护各种特性的伺服模型、机床模型,实现目标机床加工的快速仿真,验证加工时长和推定加工效果;推出SERVO VIEWER软件,在免切削情况下推定实机加工的表面效果,可以准确仿真出摸具零件加工表面是否存在过切、欠切等情况。

 


 

2. 西门子

 

西门子展示了SINUMERIK ONE数控系统、虚拟调试与加工及其他技术。

 

SINUMERIKONE是西门子推动机床行业数字化转型的关键产品,具有创建相应数字孪生的多功能软件,可实现虚拟与现实的无缝交互。凭借其全新硬件平台和丰富的创新性功能,SINUMERIK ONE进一步提高了加工速度、精度和质量,树立了生产力新标准。

 

虚拟调试与加工技术。在机床设计时,可以模拟机床安装数控系统后的各项功能、部件运动执行情况,提高研发设计及调试效率;提供软件工件,在机床进行零件加工前仿真机床执行加工程序的实际动作,优化加工,避免碰撞,提高机床实际使用效率。

 




虚拟加工软件

 

具备其他提升加工效率、加工精度及监测保护等功能,智能动态响应自适应,跟进机床轴位置和速度变化,CNC按照预设曲线自适应调整控制参数,使机床始终处于理想加工条件。刀具监控功能可以实时监控刀具状态,还可以进行异常负载监控。

 

3.广州数控

 

广州数控展示了新品GSK27i系列数控系统和新款力矩电机。

 

GSK27i系列是多通道五轴联动数控系统,支持4个通道32个轴,每个通道支持4个主轴,还能支持五轴联动,集成了动态防碰撞、空间补偿、密码安全中心、数字孪生、模具高速高精加工、智能刀具破损等功能以及一些先进技术。

  


 

智能热补偿功能可通过对机床各轴的移动数据采集,建立模型,预估丝杠温度变化,进行丝杠伸长的智能补偿。通过此技术可减少热机时间,提高位置精度。

 

密码安全中心功能可通过密码安全中心保障用户数据信息安全,加密文件只能由对应UKEY进行权限验证后才能解密,避免权限被随意获取导致数据被恶意盗取。用户可以使用密码安全中心功能配合UKEY进行权限的注册和管理及相关数据加解密。

 

广州数控的新款力矩电机有别于市场上常见的内转子力矩电机,该力矩电机为外转子,内部集成了冷却结构,能够缩小电机体积,具有转速波动小、过载能力强、精度高的特点。

 

(三)热点分析

 

1.定制化功能

 

1FANUC

 

FANUC(发那科)了解到,FANUC已经开发出FANUCPICTURE(画面创建),只需在电脑上粘贴按钮或指示灯等零件,就可以轻松创建机床操作画面。画面创建工具是一种最适于创建CNC专用画面的发那科独有用户接口,使用方便。创建的画面可以在各种机型的CNC上显示、操作,还可以利用通用剧本轻松地安装网络通信及文件控制等复杂功能。此外,PANELi系列显示器可利用显示器的性能创建画面,显示各国语言文字及任意大小的字体,可以显示全彩的按钮和指示灯以及高清图像。

 

2)三菱


从三菱了解到,三菱应用NCDesigner2提供开发环境,机床厂家可简单创建带有自己特色的定制界面。开发界面的方式包括直译方式(无C++语言)和编译方式(C++语言),前者支持开发比较简单的界面,而后者则具有更复杂的控制功能。

 

2. 互联网产品

 

1)广州数控

 

广州数控在CIMT2023展出设备管理系统和2D组态看板,对应播放3D产品应用案例,实物展出IoT硬件网关,同时将展馆合作伙伴的机床数据接入到设备管理系统云端进行展示,打通了云端和携汇智联公司互联互通平台的通信。

 

广数互联网产品成为本届展会相关展品的代表,从IoT网关数据采集到设备信息监控,各合作厂商机床数据汇聚到云端,手机扫码云端了解设备信息,数据链完整。

 



广数互联网产品

 

2FANUC

 

北京发那科主要负责CNC系统业务,上海发那科主要负责机器人业务。互联网产品方面,北京发那科主推IoT特色功能,包含数据采集展示看板、IoT硬件网关等;上海发那科主推云端远程服务系统,主要是机器人远程监控、运行健康相关功能,生产计划、程序管理等。另外,针对其他设备设有专属软件,如注塑机生产管理系统、线切割机生产管理系统。

 

从现场展品及工作人员交流情况分析,发那科互联网产品重点在制造领域扎根,主推MES系统且配套云端服务,和上下游第三方进行对接互通,专机配备专有系统。

 


 

3)携汇智联

 

携汇智联技术(北京)有限公司是中国机床工具工业协会控股公司,联合多家制造企业进行NC-Link标准推广,并实施设备互联互通。

 

从现场展品分析,携汇智联联合多家单位制定统一标准协议,并和多家企业设备进行数据互联互通,在展台打造一套自动化机器人和设备产线,体现出其统一组织能力。

 



携汇智联互联互通产品

 

三、总结

 

通过考察本次展会可以看到,同行产品的主要研发方向有3个:(1)碳中和,节能环保;(2)技术创新,多学科、多功能、多工艺融合,数字化、智能化;(3)新能源汽车市场开拓。

 

针对碳中和这个目标,机床厂家提出了工艺优化和设计多工艺融合机床的概念,从而提高效率、降低能耗;而机器人方面则是通过本体的轻量化来实现,协作机器人在此方面具有明显优势。传统工业机器人的负载自重比一般在1:20左右,而协作机器人的负载自重比可达到1:4左右,极大提高了能源的利用效率,减少碳排放,有利于实现碳中和,因此协作机器人在轻负载领域得到越来越广泛的应用和推广。碳中和是未来全球的发展潮流,谁也无法抗拒,企业应该顺应潮流的发展,及时作出战略调整及技术储备。从目前各机器人厂家的技术发展趋势和近期参与的相关项目来看,机器人轻量化是必然的趋势,不管是协作机器人还是工业机器人。

 

数字化、智能化,是未来产线发展的趋势,尤其是目前ChatGPT的兴起,可大大提高AI在智能化生产中的应用,缩短调试时间。并且国家大力推动制造业数字化转型,各企业也争相涉足数字化、信息化,将有效助推借助互联网技术手段提升企业生产效率。

 

近年新能源汽车的火热,带动了上下游产业的热度,很多机床厂家纷纷推出针对新能源汽车零件加工的解决方案。机器人方面也是如此,国内大多数机器人厂家都在针对新能源汽车和锂电行业开发大负载机器人和示范产线。如想进入新能源汽车领域,相关针对工艺的开发、成本的压缩,以及销售渠道的拓展等,都非常重要,具有一定的挑战性。今年新能源汽车增长不及预期,而各大汽车厂家都在大力投入新产线建设或者扩产,等产线都落地后,会有一段时间出现产能饱和的状态,想要等下一次扩产的风口估计又需要一段时间。

 

来源:协会工业机器人应用分会(李鸿基 余天荣) 责编:张芳丽


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