機械設備制造中自動化技術及工業機器人的應用研究

吳長庚

（廈門航天思爾特機器人系統股份有限公司，福建 廈門 361000）

摘 要：隨著我國社會經濟與科學技術的迅猛發展，在產量與質量以及安全性方面，都對工業產品提出更高要求，而傳統工業產品已無法滿足。本文主要對機械設備制造中自動化技術及工業機器人的應用進行探究，不僅從自動化技術方面分析了應用特征、存在問題與完善策略，還從工業機器人方面分析了概念、結構特征及其在沖壓自動化生產線中的應用。

關鍵詞：機械設備制造;自動化技術;工業機器人;應用

0 引言

在現代化科技飛速發展過程中，自動化技術及工業機器人進步巨大，目前，工業機器人在程序化操作方面已實現全自動化。在機械設備制造中通過兩者的應用可以大大提高產品質量，降低出錯率，進一步促進我國機械制造業可持續發展。

1 機械自動化在機械制造中的應用特征

（1）系統性。目前，眾多先進技術應用于機械設備制造過程中，并且在產品生產各個環節得以應用，所以具有較強系統性。在產品整個生命周期中，自動化技術的作用都不可替代，有必要針對傳統生產過程，進行高效整合，要強化制造技術，其關鍵為通過何種方式實現科學技術在產品生產中的應用。

（2）安全性高。對于任何企業而言，制造生產都存在危險性，而自動化技術已設置報警功能，僅需設置具體流程，方可自動停止操作及檢查。將自動化技術應用于機械設備制造中，能夠在最大程度上降低事故發生率，并且確保生產安全性。

（3）全球性。隨著經濟全球化發展，在世界范圍中的科技競爭不斷加劇，嚴重沖擊自動化技術。不過，對于自動化技術發展更為有利，使其逐漸達到國際先進水平。

2 機械自動化在機械制造應用中存在的問題分析

（1）自動化技術水平低。近年來，工業技術發展速度不斷加快，進一步實現機械化操作，不過大部分偏遠地區仍舊沒有實現。在機械設計中自動化技術得以體現，而改善機械功能這一工作還是比較落后。現如今，在應用機械設備時，很多時候僅僅可以實現基本操作，尚未滿足高效性要求，各種故障問題層出不窮，修理成本較高。除此之外，設備的創新能力較弱，不能與生產實際需求相結合進行高效機械的設計，仍舊應用傳統設計方法，且自動化水平低，遠遠落后于發達國家。

（2）兩種因素影響機械設備自動化。其一，機械設備制造尚在發展，具有較弱創新能力，缺乏高素質人才，雖然已經引進較多先進技術，不過并未與生產實際需求相結合。在選材過程中，若是選用的材料性能較低，將不能滿足使用需求，反之極易導致成本增加。其二，大規模的機械化生產現在還沒有完全普及于機械設備制造業中，大部分小型機械制造企業尚未引進機械設備。

3 完善機械自動化技術在機械制造應用中的策略

（1）實現自動化控制技術的全面應用。在機械設備生產過程中，全面應用自動化控制技術刻不容緩，不僅可以大大提高生產效率，而且能夠強化應用自動化技術的意識。基于自動化技術，更加重視創新，將企業的實際發展需求作為重要依據，充分應用計算機技術與網絡技術的功能及優勢，針對產品的大量數據，進行科學、深入分析，進而設計自動化控制技術。目前傳統工藝已無法滿足企業生產需求，改善工作勢在必行，確保工藝設計創新性，高度達成企業發展要求，大大提高機械設備質量及應用有效性。

（2）全面推行自動化技術。隨著機械設備制造業的發展，應該不斷加強自動化，積極宣傳自動化技術功能與優勢，使企業對其做到足夠重視，在應用自動化技術時，詳細闡述自動化功能，盡可能提高生產率與產品質量。

（3）實現自動化包裝檢測。在機械設備制造企業在生產與發展過程中，雖然對產品具體生產過程非常重視，卻輕視材料選擇與包裝運輸。隨著機械制造企業經濟發展，對于自動化，有必要不斷拓展其應用范圍，盡量提升自動化水平。自動化的檢測與包裝在制造業中占據舉足輕重的地位，并且實施這一環節的機器是一項不可或缺的設備，有利于提高產品檢測效率。對于出口檢測而言，產品包裝檢測至關重要，在確保檢測高效性的條件下，可以提高產品質量及銷售量。

4 工業機器人的概念及結構特征

（1）概念。針對工業機器人而言，在工業領域中有兩種，一種是具有較高自由度的機器人，另一種是關節較多的機械手，可以依賴于自身開展工作。它的多種功能主要是利用自身動力與控制力實現，并且嚴格遵守人工智能技術原則，由此開展活動。

（2）結構特征。分別選用位于遙控操作器上的連桿機構以及數控機床上的伺服軸，通過工業機器人連接兩者，在此之前設定機械手動作，并且進行編程輸入，此時工業機器人便可自行活動。因為它的生產成本比較低，因此適用性與經濟性更強。相關工業機器人位于沖壓自動化生產線，這部分工業機器人已經具備了人類的行走功能及感知功能等。另外，還可以按照已經設定好的程序，對工作對象進行相應調整。

5 工業機器人在沖壓自動化生產線中的應用

（1）拆垛系統。該系統充分應用可循環雙垛料臺，在沖壓自動化生產線中，自動拆垛單元是其必備系統。這一單元中的設備包括拆垛小車與自動涂油裝置等。對于板件板料拉延，在安排涂油工序時，通過自動涂油機將拉延油涂抹在板料表面，對于板件十分有利，可以確保其表面質量和潤滑度。上料區以及完成上料的位置都是拆垛小車的停放處，對于機器人取料比較方便[1]。

（2）控制系統。在工業機器人中，控制系統占據核心與關鍵位置，主要是因為該系統發揮著至關重要的作用，有利于沖壓自動化生產線不同部位的工作，能夠對其進行有效協調，而且它所應用的技術具有鮮明特征，比如可靠性與先進性等。對于生產線的自動化以及生產效益，該系統控制方法與之息息相關，其靈活性與有效性產生著決定作用。

控制系統的主要工作對象是拆垛機、線尾輸送系統以及涂油機等，對其實施控制，并且在沖壓自動化生產線上，工業機器人集中與分散監控不同系統。

其一，控制系統設備層[2]。設備層位于系統最底部，同時也是其中的核心環節，主要組成部分有執行機構、現場操作站等，可以直接聯系位于控制層的PLC，使其接受輸入信號，然后將其輸出指令向現場設備傳送。

其二，控制層。在不同部門中，所應用的控制系統都是應用位于現場總線的PLC，其功能主要是單獨控制、連線自控等。當應用現場總線控制系統時，能夠為系統運行可靠性與穩定性提供重要保障。所有PLC和它的上位機交換數據，此時通常利用以太網，向監控系統傳輸[3]。

其三，人機界面。SIEMENS是它所應用的觸摸屏，并且將其配備于所有控制單元，然后由Profibus總線實現通訊。在控制單元中，其觸摸屏具有指示燈與操作按鈕，可以依靠自己進行錯誤信息的診斷，并且發出報警信號。在控制單元中的I/O信號，它的顯示色并不一樣。系統在發現節點故障時會立刻報警，而人機界面將其顯示在畫面中，為維修人員提供便利。

（3）仿真模擬系統。在將工業機器人應用于沖壓自動化生產線上之后，能夠充分應用虛擬環境，由此模擬沖壓線運行，從而防止多種問題出現，比如系統干涉、生產現場不合理節拍等。隨著生產線的運行，利用機器人進行離線編輯與運行線路的模擬，能夠有效提高實驗效率與設備的可靠性。

6 結束語

對于機械設備制造業，自動化是其主要發展方向。因此，應該廣泛應用自動化技術及工業機器人，在最大程度上發揮兩者的作用與優勢，有效解放勞動力，降低生產出錯率，提高產品質量。

參考文獻：

[1]侯寧有.自動化技術在機械設備制造中的應用[J].自動化應用，2018（09）：142-144.

[2]任飛.機器人在汽車智能制造中的應用探討[J].河北農機，2018（11）：39-40.

[3]蔣鋒.機械設備制造中自動化技術的應用研究[J].南方農機，2018，49（18）：67.