我國木工機械市場從無到有，從小到大，從弱到 強，逐漸形成一個完整的行業(yè)體系。從原始的手工業(yè)到 如今先進的數(shù)控技術，見證了我國經(jīng)濟的快速發(fā)展以及 人民生活水平的不斷提高。

國外的先進技術和設備不斷涌入，對國內(nèi)木工機械而言，挑戰(zhàn)與機會并存。

木工機械的自動化、柔性 化、智能化和集成化需求使加工設備的品種不斷增加， 技術水平不斷提高。受小批量、多品種訂單限制，國內(nèi)木工行業(yè)依靠人工作業(yè)方式仍然占據(jù)著主流位置。

密集型消耗、惡劣作業(yè)環(huán)境非常突出，行業(yè)中亟待解決的問題使得關注、探討和研究一套智能木工機械顯得非常有 必要。

01 ，行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

01-1 木工機械市場現(xiàn)狀

目前，全球木工機械市場正在向新興工業(yè)國家轉(zhuǎn) 移，中國木工機械市場已經(jīng)具有相當規(guī)模，并且形成了 一個完整的行業(yè)體系。隨著科學技術的進步，我國木工 機械在科研、教育、設計和生產(chǎn)方面都有提高，已形成 了一批有規(guī)模的企業(yè)，培養(yǎng)大批工程科技人員。

中國木工機械行業(yè)在2012年產(chǎn)值超過了德國，成為全球第一 大木工機械制造國，中國出口的木工機械產(chǎn)品已在中低 端市場上占據(jù)主導地位。而國內(nèi)市場，中低端產(chǎn)品基本 能自給滿足，高端產(chǎn)品則仍依靠國外進口。

01-2 木工機械的現(xiàn)狀與趨勢

現(xiàn)如今，木工機械已經(jīng)形成完整的產(chǎn)品體系和產(chǎn) 業(yè)鏈，木工機械呈現(xiàn)以下幾個趨勢。

（1）分工更加明細

木工機械生產(chǎn)正由大而全向?qū)�業(yè)化發(fā)展，類似專 做帶鋸機、砂光機等專業(yè)設備木工機械分工更加明確， 使得家具生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)更加專業(yè)化、深入化。

（２）整體方案輸出

如今單一的設備輸出已無法滿足企業(yè)的生產(chǎn)需 要，木工機械行業(yè)正在從設計單一產(chǎn)品逐步走向設計生 產(chǎn)線、新型木工機械的開發(fā)及家具生產(chǎn)的智能化與生產(chǎn) 無人化規(guī)劃。

（３）定制化、柔性化

定制家具的工業(yè)化生產(chǎn)已經(jīng)使家具工業(yè)發(fā)生了翻 天覆地的變化，木工機械需要更加靈活與柔性，以適應 家具定制化生產(chǎn)的需要。

（４）智能化

生產(chǎn)過程的工件不落地，數(shù)據(jù)的動態(tài)傳輸，自動 識別，自動調(diào)用加工，自動分揀、自動包裝入庫等將是 智能制造木工機械發(fā)展的必然趨勢。

02 ，機器人加工研究及解決方案

02-1 機器人木工加工系統(tǒng)探討

應對個性定制化的小批量訂單需求，降低設備投 入、人工投入、資金投入、降低生產(chǎn)周期及提高生產(chǎn)質(zhì) 量等是企業(yè)一直追求的，因此木工行業(yè)對木工機械智能 化需求非常迫切。

隨著我國改革開放對國外先進技術和 設備的合作引進以及國內(nèi)技術在木工機械方面的不斷探 索與自主創(chuàng)新，我國的木工機械水平與國際間的差距逐 漸縮小。

但是當前我國木工機械整體行業(yè)布局不合理， 產(chǎn)品過分集中的產(chǎn)業(yè)結(jié)構、勞動密集型、技術型產(chǎn)品滯 后等特點非常明顯，產(chǎn)業(yè)能源均消耗較大，且行業(yè)技術 創(chuàng)新能力比較薄弱。

02-1 機器人木工加工研究及其解決方案

本項目是依靠離線編程技術，由機器人匹配自動換刀主軸執(zhí)行木工制品的工藝雕銑，匹配自動上下料機 器人系統(tǒng)，完成木工雕銑單元加工件的自動上下料，實現(xiàn)多種木工產(chǎn)品的自動鋸、雕、鉆、車、銑等加工，構 成高效率、高質(zhì)量、高可靠性的智能化機器人雕銑生產(chǎn)單元。

▲總工作站布局圖

項目設計上下料變位機裝置、可預約程序總控系 統(tǒng)、機器人自動上下料系統(tǒng)、大負載GSK-RB165機器人、專用離線編程、高速大功率木工電主軸、多刀具 庫換刀系統(tǒng)和柔性工裝夾具實現(xiàn)不同工藝要求的自動 換刀加工，可根據(jù)需要設置多套工件定位夾具，變位 機伺服控制精確定位和按需切換工裝夾具，以此實現(xiàn) 工件的提前預裝、快速切換和自動雕銑任務。各功能 單元介紹如下：

（1）上下料平臺一

變位機由底座、主動模塊、從動模塊、夾具安裝 支架組成，主動模塊有大功率電機連接減速器作為輸 出�？筛鶕�(jù)需要設計常規(guī)圓棒、平板類夾具，滿足多款 工件的兼容。

 圓棒類夾具可由調(diào)節(jié)端氣動卡盤、定位端基準板 等組成，可調(diào)整加工端伸出長度。定位氣動卡盤模塊 有端部定位板用于上料時工件的定位，保證加工基準 統(tǒng)一。 

板料夾具由多組氣動夾部分組成，可以整體移 動，便于適應尺寸大小不同板料的位置調(diào)準。對應的氣 動夾可自動松合，避開機器人主軸刀具運動軌跡。

（2）上下料平臺二

變位機由底架、主動模塊、從動模塊、頂升軸、氣動卡盤、獨立行走絲桿軸、夾持氣缸等組成。主動模 塊以大功率電機連接減速箱作為輸出，夾具安裝板設置 可調(diào)節(jié)夾具安裝位置T型槽，氣動卡盤爪設置上料定位 臺階，保證加工基準統(tǒng)一。

（3）上下料抓手

機器人上下料抓手設計為雙工位手抓，滿足毛坯 件和成品件的快速取放。手指根據(jù)工件種類、重量、外 形、尺寸等分類設計可調(diào)，滿足多類型工件的毛坯、成 品零件的柔性抓取。

（4）毛坯料倉

根據(jù)木工毛坯來料特點，結(jié)合低成本要求，由傾 斜支架、靠邊檔桿等組成傾斜排列式料倉。支架設計成 傾斜式，可調(diào)節(jié)傾斜度。人工上料時將工件一一貼緊，工件自重向下緊靠邊定位。

（5）成品料倉 

可設計簡易滑板配套簡易支桿料架，滿足不同成 品收件的兼容。

▲總工作站工藝流程

加工過程中故障，比如氣壓不足、庫換刀問題、 工件不到位、料庫無料、頂料過載等等加工過程中問 題，系統(tǒng)會及時暫停和顯示報警，緊急情況時可通過人 工急停參與干預。

通過離線程序?qū)�入、多刀庫預置和柔性機構設 計，機器人雕銑程序、上料平臺、料倉、手抓等更換時 間大大縮短。整個機器人雕銑系統(tǒng)實現(xiàn)了多款圓棒、方 棒、板件木制品的無人自動加工，滿足常規(guī)生產(chǎn)效率與 表面加工質(zhì)量。

▲應用現(xiàn)場圖實拍

03 ，結(jié) 論

家具的定制浪潮還在繼續(xù)，人們的個性化需求需 要更加靈活的生產(chǎn)方案來滿足，單一設備的發(fā)展不足以 滿足現(xiàn)狀，整體化的生產(chǎn)方案更具優(yōu)勢。在市場的推動 下，只有擁有符合大眾需求的產(chǎn)品，才能擁有廣闊的市 場，以市場需求激發(fā)科研人員創(chuàng)造出“第一質(zhì)量”的產(chǎn) 品，才能在木材機械行業(yè)當中走的更遠。 

本文梳理了當前木工行業(yè)現(xiàn)狀，對木工機械發(fā)展 趨勢、需求進行了總結(jié)，研發(fā)了一款機器人智能木工加 工系統(tǒng)設備，實現(xiàn)了木工制品多工藝機器人一體化加工 任務，解決了小批量、多品種，特別是定制化木工制品 高效、穩(wěn)定的無人自動化生產(chǎn)要求。

替換了木工行業(yè)多 工序、多專用加工設備、多人工的作業(yè)場景，大大縮短 了新木工制品的研發(fā)、生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)質(zhì)量和效 率，供行業(yè)參考。

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