為了提高生產(chǎn)力并通過提高生產(chǎn)力來提高機器的盈利能力，數(shù)控機床由一臺機器人來裝料和卸料、每周7天，每天24小時運行，今天，有很多小型和中型機器設備生產(chǎn)廠家還沒能夠?qū)嵤┻@樣的系統(tǒng)。
圖1 人們可用G代碼對一臺Scara機器人進行程序化。該演示器演示雞蛋上料和卸料
因為機器人技術通常是出自該機器設備生產(chǎn)廠家所信任的數(shù)控機床和驅(qū)動技術生產(chǎn)廠家以外的其他生產(chǎn)廠家，所以，在此還存在著分離式的機器人控制器的附加費用以及較大的技術服務開銷。除此之外，機器人往往是通過一個附加的控制器進行控制的這里便不存在機器和機器人的“單點操作”。這就限制了可使用性。為了使其加工變得簡單，且實際效益更好，應在慣常的主工作流技術里同質(zhì)化嵌入附加功能。這適合于數(shù)控機床近處的機器人系統(tǒng)，同樣也適合于如機器視覺解決方案或其他應用程序特定的外部設備。
那么，人們能夠象對如數(shù)控機床那樣簡單的用G代碼且按照DIN66025對機器人進行簡單程序化、并能夠通過一個先進的數(shù)控機床控制表面對所有應用功能進行有效的控制嗎?如果行的話，那么當數(shù)控機床按照可編程邏輯控制器開放(PLCopen)時也可控制運動軸，以使動態(tài)(Motion)和數(shù)控機床軸實現(xiàn)高精準的同步。如在運行著的傳送帶上對工件進行數(shù)控機床動態(tài)加工的情況又將會是如何呢?
最佳化的集成數(shù)控機器人
使用Eckelmann公司的名為E°EXC的控制器便存在著所有這些可能。這是根據(jù)機器人運動學技術研制出來的一個“數(shù)控機器人技術”。日本機器人協(xié)會(Jara)的關于一個確定級別的機器人概念很好的描述了這個解決方案。這關系到，機器人類似一個不按照一個規(guī)定的數(shù)控(NC)程序進行工作的數(shù)控機床。這就是說，機器設備生產(chǎn)廠家和用戶可在一個可以信任的數(shù)控機床/動態(tài)世界里工作，且此時不必放棄一個機器人運動技術的優(yōu)勢。在此，在數(shù)控機床通常的笛卡爾坐標系統(tǒng)(X，Y，Z)里進行程序化，這就意味著機器人運動技術不需要進行復雜的軸的特定協(xié)調(diào)或刀具的協(xié)調(diào)。對于機器設備生產(chǎn)廠家及用戶來說這就意味著不需考慮具體單個軸的極限或獨特性。
圖2計算機化數(shù)字控（CNC）、機器人、動態(tài)應用和圖像加工處理可靈活的集成進Pegasus HMI文庫里
對于一個機器人來說在數(shù)控機床應用環(huán)境中可完成從全自動化生產(chǎn)線的各種各樣的揀選和堆垛作業(yè)到借助于集成化的圖像加工處理系統(tǒng)完成硬盤驅(qū)動器編碼任務。對于設定更多的數(shù)控加工步驟來說，機器人運動技術也能呈現(xiàn)出一個有意思的選擇。
這樣，機器人和機器自動化，如數(shù)控機床和運動控制便變得親密無間。Eckelmann集團和Rex自動化技術公司已經(jīng)做到，用唯一的一個控制系統(tǒng)全面和靈活的完成數(shù)控機床應用中環(huán)境中的機器人和運動控制任務。這樣，機器設備生產(chǎn)廠家便可不需要具備機器人程序化方面自己的技術訣竅情況下可花費很少使其數(shù)控機床實現(xiàn)機器人化的作業(yè)。
圖3 該運行時間控制器是通過計算機化數(shù)字控制（CNC）芯來實現(xiàn)運動規(guī)劃的
這就是說，用所介紹的控制器可實時且靈活的覆蓋控制數(shù)控機床、機器人和運動控制。在此，數(shù)控機床所描述機器人運動的移動路徑(軌道)。這樣，機器人便可在一個相同的笛卡爾坐標系里簡單的通過控制數(shù)控機床操作表面，進行程序化、操作和監(jiān)控。在工作人員在不具備機器人程序化和專門的機器人語言知識的情況下，便能夠以很少的花費將常用的Delta、Scara或6軸曲臂機器人集成進數(shù)控機床應用中。
機器人的運動轉(zhuǎn)換
由Eckelmann集團研制的數(shù)控(NC)芯負責對機器人協(xié)調(diào)中的傳動以及轉(zhuǎn)換。用戶可在完全不具備機器人程序化知識的情況下對其數(shù)控機床機器人混合機進一步照常用G代碼且按照DIN66025的規(guī)定進行程序化，實現(xiàn)熟悉的計算機輔助設計(CAD)/利用計算機制造(CAM)數(shù)控機床的工作流程。傳統(tǒng)的數(shù)控機床特性如刀具長度和半徑校正或特殊技術的平衡理所當然將由機器人運動來加以實現(xiàn)。這里，費時的機器人示教和機器人程序語言的學習均是不必要的。
圖4 2017年德國紐倫堡電氣自動化展會上的演示器：一臺Scara機器人（在G代碼里集成化的）從一個布置在線性軸（動態(tài)控制）上的料盒里抓取雞蛋并將其去送去檢查以及進行計算機化數(shù)字控制（CNC）加工
在此，控制器最多能夠控制32個計算機化數(shù)字控(CNC)和/或機器人軸。采用多軸控制器能夠最多傳動并監(jiān)控64個動態(tài)軸。通過PLC開放式功能模塊可自行按照IEC61131對錯綜復雜的運動功能簡單進行程序化。在此，數(shù)控機床和運動軸可任意結(jié)合，而且甚至可在運行時間任意覆蓋。在一個運行著的傳送帶上進行工件加工，在此，運輸系統(tǒng)間或發(fā)揮著數(shù)控機床軸的功能。
在2017年德國紐倫堡電氣自動化展會上Eckelmann集團進行了一個演示，生動的演示了一個游戲性的應用中的揀選和堆垛(Pickandplace)以及圖像加工處理，演示了在數(shù)控機床里集成的機器人運動技術的應用方案。雷克斯(Rex)自動化技術公司用Eckelmann集團研制的控制器和驅(qū)動技術、PC技術、相機系統(tǒng)和配電箱作了這個演示。
圖5 該控制器支持機器人運動的軸轉(zhuǎn)換
機器人化早已開始
在德國紐倫堡電氣自動化展會上，人們借助于一臺E°EXC88控制器可簡單的用G代碼對機器人運動進行程序化，并且這些能夠集成進數(shù)控機床應用里。在該樣機式的應用中，人們使用了一臺Scara機器人進行演示。該演示在專業(yè)參觀者中引起了大的興趣。由于由控制器來控制轉(zhuǎn)換，這樣，為此機器設備生產(chǎn)廠家既不需要具備機器人方面的專門技術，也不必懂得大多數(shù)生產(chǎn)廠家的專用機器人語言。
數(shù)控機床生產(chǎn)的機器人化事實上早已開始，這可使得數(shù)控機床和生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率更高且獲利性更好。Eckelmann集團和Rex自動化技術公司已經(jīng)指明，例如，如何簡單的且在系統(tǒng)不中斷的情況下將數(shù)控機床的上料和卸料集成進計數(shù)控機床自動化和統(tǒng)一的操作中。而這僅僅是機器人在數(shù)控機床上的各種各樣應有的一個例子。
