现代生产中的工业机器人——类型和设备

工业机器人在当今人类生产中得到广泛应用。它们是运输和货物操作以及许多技术流程机械化和自动化的最有效手段之一。

引入工业机器人的积极作用通常会同时体现在几个方面：劳动生产率提高、最终产品质量提高、生产成本降低、人员工作条件改善，最后是企业从一种产品在另一种产品中的发布大大方便了。

然而，为了实现引入工业机器人对已经工作的手动生产产生如此广泛和多方面的积极影响，有必要提前计算实施过程本身的计划成本，即机器人的价格，以及还要权衡您的生产和工艺过程的复杂性是否总体上足以满足现代化计划的要求，以帮助安装工业机器人。

事实上，有时最初的生产非常简单，以至于安装机器人根本不切实际，甚至有害。此外，机器人的设置、维护、编程以及工作过程中的辅助设备等都需要合格人员。提前考虑这一点很重要。

不管怎样，生产中的机器人无人值守解决方案在今天变得越来越重要，即使只是因为对人类健康的有害影响已降至最低。让我们在这里添加这样的理解，即处理和安装的整个周期完成得更快，没有因烟雾中断而中断，并且没有任何由活人代替机器人操作的生产中固有的错误。在设置机器人并启动工艺流程后，人为因素几乎被排除在外。

今天，在大多数情况下，手工劳动已被机器人操纵器的劳动所取代：工具抓取、工具固定、工件保持、送入工作区域。限制仅由以下因素造成：负载能力、有限的工作区域、预编程的运动。

工业机器人能够提供：

• 快速准确的定位带来高生产率；效率更高，因为被他替代的人不用发工资，一个操作员就够了；

• 高质量——0.05毫米量级的精度，结婚概率低；

• 对人类健康的安全，例如，由于在绘画时，人类与油漆和清漆的接触现在被排除在外；

• 最后，机器人的工作区域受到严格限制并且需要最少的维护，即使工作环境具有化学侵蚀性，机器人的材料也能承受这种冲击。

从历史上看，第一台获得专利的工业机器人是 1961 年由 Unimation Inc 为新泽西州的通用汽车工厂发布的。机器人的动作序列以代码的形式记录在磁鼓上，并在广义坐标中执行。为了执行动作，机器人使用液压放大器。这项技术后来被日本川崎重工和英国Guest、Keen、Nettlefolds转让，Unimation Inc的机器人生产规模有所扩大。

到 1970 年，斯坦福大学开发出第一台具有 6 个自由度、由计算机控制并具有电力驱动的类似于人类手臂能力的机器人。与此同时，日本公司 Nachi 正在开发它。德国的 KUKA Robotics 将在 1973 年展示 Famulus 六轴机器人，而瑞士的 ABB Robotics 现在将开始销售同样是六轴和机电驱动的 ASEA 机器人。

1974年，日本发那科公司建立了自己的生产基地。 1977年，第一台安川机器人问世。随着计算机技术的发展，机器人越来越多地被引入汽车行业：20世纪80年代初，通用汽车投资400亿美元组建了自己的工厂自动化系统。

1984年，国内的Avtovaz获得了库卡机器人公司的许可，开始为自己的生产线生产机器人。到 1995 年，世界上几乎所有机器人的 70% 将在其国内市场日本。这样，工业机器人最终将在汽车行业站稳脚跟。

没有焊接，汽车制造怎么办？决不。因此，事实证明，世界上所有的汽车行业都配备了数百个机器人焊接综合体。每五个工业机器人中就有一个参与焊接。下一个需求是机器人装载机，但首先是氩弧焊和点焊。

在接缝质量和过程控制程度方面，没有任何一种手工焊接可以与专业机器人相媲美。激光焊接怎么样，通过聚焦激光从最远 2 米的距离开始，技术过程以 0.2 毫米的精度进行——这在飞机制造和医学领域是不可替代的。再加上与 CAD / CAM 数字系统的集成。

焊接机器人具有三个主要的操作单元：工作体、控制工作体的计算机和存储器。工作体配有手状手柄。身体可以沿三个轴（X、Y、Z）自由移动，而夹持器本身可以绕这些轴旋转。机器人本身可以沿着导轨移动。

无论产品的大小和重量如何，任何现代生产设施都离不开卸载和装载。机器人会独立地将工件安装到机器中，然后进行卸载和放置。一个机器人可以同时与多台机器交互。当然，在这种情况下，我们不能不提到机场的行李装载。

机器人已经可以将人员成本降至最低。这不仅仅是简单的功能，如打孔或烤箱操作。机器人能够在更加困难的条件下举起更多的重量，同时不会感到疲倦，并且花费的时间比活人少得多。

例如，在铸造厂和铁匠中，传统上人们的工作条件非常艰苦。此类生产在机器人化方面仅次于上下料，位居第三。几乎所有欧洲铸造厂现在都配备了带有工业机器人的自动化系统，这并非巧合。实施机器人的成本使企业花费了数十万美元，但一个非常灵活的综合体可供其使用，这远远超过了补偿。

机器人激光和 等离子切割 使用等离子炬改进传统生产线。角部和工字钢的三维切割和切割，为进一步加工、焊接、钻孔做准备。在汽车行业，这项技术简直是不可替代的，因为产品的边缘在冲压成型后必须准确快速地切割。

一个这样的机器人可以结合焊接和切割。水射流切割的引入提高了生产率，它消除了材料不必要的热暴露。因此，在两分半钟内，雷诺法国机器人工厂切割了雷诺 Espace 轿跑车金属上的所有小孔。

在家具、汽车和其他产品的制造中，当管子由机器人定位并快速弯曲时，涉及工作头的机器人管子弯曲非常有用。这样的管道现在可以配备各种不会干扰机器人弯曲心轴过程的元件。

磨边、钻孔和铣削——对于机器人来说，无论是金属、木材还是塑料，还有什么比这更容易的呢。精确耐用的机械手可以出色地处理这些任务。工作区域不受限制，安装一个扩展轴或几个控制轴就足够了，这将提供出色的灵活性和高速度。一个人不能这样做。

铣刀的旋转频率达到每分钟数万转，接缝的打磨完全转化为一系列简单的重复动作。但在过去，打磨和研磨表面处理被认为是又脏又重的事情，而且危害很大。现在，在毛毡轮加工过程中，糊状物在通过砂带后会自动进给。对操作员来说快速且安全。

工业机器人的前景是巨大的，因为机器人可以从根本上无限量地引入几乎任何生产过程。自动工作的质量有时是如此之高，以至于人类的双手根本无法企及。整个大型行业的错误和不准确是不可接受的：飞机制造、精密医疗设备、超精密武器等。更不用说单个企业竞争力的提高及其对经济的积极影响。