淺談機電一體化在焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用

劉偉

摘? ? 要：近年來，機電一體化技術(shù)飛速發(fā)展，在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。通過機電一體化技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用，推動了生產(chǎn)系統(tǒng)向自動化、智能化發(fā)展，實現(xiàn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造升級。焊接是制造業(yè)最重要的工藝技術(shù)之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，焊接已從簡單的構(gòu)件連接方法發(fā)展成為制造業(yè)中生產(chǎn)精密產(chǎn)品的手段，傳統(tǒng)手工焊接已不能滿足現(xiàn)在高技術(shù)產(chǎn)品制造的質(zhì)量、數(shù)量要求。因此，焊接生產(chǎn)通過與機器人、生產(chǎn)線等機電一體化技術(shù)的融合運用，能夠大幅提高生產(chǎn)效率，得到穩(wěn)定的產(chǎn)品焊接質(zhì)量和均衡的生產(chǎn)節(jié)奏。本文將從焊接生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的焊接機器人和焊接生產(chǎn)線兩方面來探討機電一體化在焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機電一體化;焊接生產(chǎn);應(yīng)用

1? 機電一體化技術(shù)描述

機電一體化技術(shù)是現(xiàn)代新興的一項高科技技術(shù)。其主要是指將機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)以及傳感器技術(shù)等多種技術(shù)集合于一體，使其功能疊加的一種復(fù)合化技術(shù)。目前，機電一體化也得到了大范圍的推廣和應(yīng)用，并且在機械制造業(yè)等行業(yè)中具有不可取代的地位。但是由于起步較晚，在國內(nèi)應(yīng)用的時間較短，仍處于發(fā)展的階段，需要在應(yīng)用的過程中不斷加強其技術(shù)的優(yōu)化和完善。

2? 應(yīng)用機電一體化的優(yōu)勢

2.1? 提高性能

在當(dāng)前機電一體化技術(shù)的應(yīng)用過程中，其主要有監(jiān)控、報警、修復(fù)等功能，不僅可以促進機械相關(guān)問題的解決，還可以為機械的生產(chǎn)提供安全性地保障，促進機械的使用效率，提高機械生產(chǎn)的質(zhì)量。機電一體化技術(shù)融合了多種技術(shù)，其中不僅包括機械技術(shù)和電工電子技術(shù)，還包括信息技術(shù)，傳感器技術(shù)以及控制技術(shù)等。所以其應(yīng)用功能能更加的多樣化，并且隨著時間的推移其內(nèi)部系統(tǒng)更加優(yōu)化，突破了傳統(tǒng)模式下技術(shù)的單一性和單方向的局限，集結(jié)了多種技術(shù)，使其相互配合和協(xié)作，所以在一定程度上提高了工作的性能，呈現(xiàn)出技術(shù)先進性的特點。機電一體化技術(shù)憑借自身的優(yōu)勢，促進了行業(yè)的發(fā)展，所以被國家大力推廣提倡，擴展了其使用的范圍，使其在不同領(lǐng)域中皆發(fā)揮著重要的作用。

2.2? 機械調(diào)試與養(yǎng)護更為方便

機電一體化技術(shù)在機械制造業(yè)應(yīng)用的過程中可以對相關(guān)的機械設(shè)備進行合理地控制。利用機電一體化技術(shù)，可以在原有配件的基礎(chǔ)上，進行相關(guān)程序的輸入，在不改變原有配件的同時，對機械設(shè)備等進行有效地控制，體現(xiàn)了機電一體化技術(shù)智能化和自動化的特點，解決了傳統(tǒng)模式下機械制造技術(shù)所帶來的生產(chǎn)問題，在一定程度上提高了機械的使用效率。另外，機電一體化技術(shù)通過其自身的性能即自動化以及監(jiān)測的功能，可以及時地發(fā)現(xiàn)，機械工程中所存在的故障問題，一些輕度故障，其能夠采取自動化的措施進行處理，而在嚴(yán)重故障問題時，機電一體化的內(nèi)部系統(tǒng)則會作出預(yù)警反應(yīng)，使工作人員能夠及時維修，所以有助于機械的調(diào)試與養(yǎng)護。

3? 機電一體化在焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1? 焊接機器人

焊接機器人是機電一體化在焊接生產(chǎn)中的一個典型應(yīng)用，是完成現(xiàn)代化焊接作業(yè)的重要機電產(chǎn)品，也是很多現(xiàn)代化生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成單元。焊接機器人自誕生以來經(jīng)過了多代發(fā)展。早期的焊接機器人因為無法對生產(chǎn)環(huán)境和加工結(jié)果進行有效感知，僅僅是對工人的操作方式進行再現(xiàn)，存在一定的質(zhì)量誤差問題。在此基礎(chǔ)上，誕生了具有一定感知能力的焊接機器人產(chǎn)品，這類產(chǎn)品往往集成應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，可以對外在環(huán)境和生產(chǎn)質(zhì)量進行測量感知，但不具備自行決策功能。目前發(fā)展出的最新一代的智能焊接機器人，不僅具有感知功能，還能根據(jù)所處環(huán)境進行一定程度的自行決策，即按任務(wù)進行動作規(guī)劃和自適應(yīng)編程。這也是當(dāng)前焊接機器人研究的熱點前沿領(lǐng)域。

與傳統(tǒng)焊接生產(chǎn)系統(tǒng)不同，焊接機器人的應(yīng)用開拓了一種柔性自動化生產(chǎn)方式。它使得單件、小批量生產(chǎn)也可以依靠機器實現(xiàn)，克服了傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備依據(jù)專用設(shè)計，僅適用于中、大批量生產(chǎn)的缺陷。焊接機器人的應(yīng)用還彌補了人工操作的缺陷。因為焊接生產(chǎn)環(huán)境往往都比較惡劣，工人在這種環(huán)境下長期作業(yè)很容易產(chǎn)生疲勞，導(dǎo)致人工焊接的質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性受到影響。焊接機器人不會疲勞，它可以不間斷地進行作業(yè)，不僅生產(chǎn)效率極高，而且工作狀態(tài)和焊接質(zhì)量都可以維持穩(wěn)定，極大地改善了生產(chǎn)條件。

按照實際用途分類，焊接機器人又可以進一步被細分為點焊機器人和弧焊機器人兩類，下文對這兩類焊接機器人進行了詳細探討：第一，點焊機器人。該類機器人主要是為了實現(xiàn)點焊操作的自動化，其運動方式主要是點位控制。與人工點焊作業(yè)相比，點焊機器人可以根據(jù)程序規(guī)劃的路徑迅速完成多點定位，具有定位精度高和焊接質(zhì)量好的優(yōu)點。第二，弧焊機器人。這種機器人的受控運動方式是基于連續(xù)軌跡的，在焊接操作中，焊槍可以按照預(yù)期規(guī)劃的軌跡和速度運行，進而形成焊縫。

在現(xiàn)代化的生產(chǎn)系統(tǒng)中，點焊機器人和弧焊機器人一般會進行結(jié)合應(yīng)用，比如將兩者同時應(yīng)用在一個工站上進行協(xié)同作業(yè)。這樣的應(yīng)用方式更加利于組成柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠?qū)Σ煌愋偷墓ぜM行高效加工。

3.2? 焊接生產(chǎn)線

焊接生產(chǎn)線，是指將焊接生產(chǎn)所需各種備料、裝配、焊接、無損檢測等設(shè)備與焊件的上料、卸料、傳輸?shù)葯C械裝置，按產(chǎn)品加工工藝程序進行有機排列組合而形成的機電一體化作業(yè)線。

焊接生產(chǎn)線按發(fā)展趨勢可分為兩種類型：剛性焊接生產(chǎn)線和柔性焊接生產(chǎn)線。

剛性焊接生產(chǎn)線屬于傳統(tǒng)制造系統(tǒng)，通常把作業(yè)分為多個簡單工序，按分批投入的方式完成上述各簡單工序，屬于單個工序自動化。

柔性焊接生產(chǎn)線屬于柔性制造系統(tǒng)，用于制造小批量、多品種的產(chǎn)品，不同批次產(chǎn)品的不同工序可以重疊投入，以達到較高的設(shè)備利用率，減少加工過程中零件的中間存儲時間，快速響應(yīng)客戶需求。

柔性焊接生產(chǎn)線采用計算器控制，控制中心顯示各單元的焊接狀況及物料運送等待信息。能實時了解生產(chǎn)狀態(tài)、合理進行生產(chǎn)調(diào)度，在制品的中間停留時間可減少到最少。在生產(chǎn)時，將工件放在生產(chǎn)線送料平臺，輸送系統(tǒng)自動識別工件類型，并將工件自動運送到相應(yīng)的焊接單元進行焊接。自動焊接完成后，工件自動運出到下料平臺。工件搬運、上下料均由計算機控制，生產(chǎn)過程自動化程度高，可減少直接人工作業(yè)。

當(dāng)今市場競爭加劇，產(chǎn)品更新周期加快，生產(chǎn)品種越來越多，批量越來越少，而焊接的工件越來越復(fù)雜，對焊縫的要求也越來越高。在生產(chǎn)中，焊接生產(chǎn)線的工作單元通過大量采用機器人和計算機控制進行協(xié)同作業(yè)，可方便實現(xiàn)不同類型工件的高效焊接加工，特別是在變換工件的適應(yīng)性和自動化方面充分顯示出生產(chǎn)線和機器人柔性化的優(yōu)越性。

4? 結(jié)束語

目前隨著智能化技術(shù)的應(yīng)用水平在工業(yè)生產(chǎn)中不斷提升，將焊接生產(chǎn)線與智能化技術(shù)進行深度融合，必將促使柔性焊接生產(chǎn)線向著更加智能化的方向發(fā)展，這必將會給制造業(yè)帶來巨大的變革。

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