淺談機電一體化在焊接生產中的應用

劉偉

摘? ? 要：近年來，機電一體化技術飛速發展，在各行各業得到了廣泛應用。通過機電一體化技術在制造業的應用，推動了生產系統向自動化、智能化發展，實現了傳統產業的改造升級。焊接是制造業最重要的工藝技術之一。隨著科學技術的發展，焊接已從簡單的構件連接方法發展成為制造業中生產精密產品的手段，傳統手工焊接已不能滿足現在高技術產品制造的質量、數量要求。因此，焊接生產通過與機器人、生產線等機電一體化技術的融合運用，能夠大幅提高生產效率，得到穩定的產品焊接質量和均衡的生產節奏。本文將從焊接生產中應用廣泛的焊接機器人和焊接生產線兩方面來探討機電一體化在焊接生產中的應用。

關鍵詞：機電一體化;焊接生產;應用

1? 機電一體化技術描述

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

2? 應用機電一體化的優勢

2.1? 提高性能

在當前機電一體化技術的應用過程中，其主要有監控、報警、修復等功能，不僅可以促進機械相關問題的解決，還可以為機械的生產提供安全性地保障，促進機械的使用效率，提高機械生產的質量。機電一體化技術融合了多種技術，其中不僅包括機械技術和電工電子技術，還包括信息技術，傳感器技術以及控制技術等。所以其應用功能能更加的多樣化，并且隨著時間的推移其內部系統更加優化，突破了傳統模式下技術的單一性和單方向的局限，集結了多種技術，使其相互配合和協作，所以在一定程度上提高了工作的性能，呈現出技術先進性的特點。機電一體化技術憑借自身的優勢，促進了行業的發展，所以被國家大力推廣提倡，擴展了其使用的范圍，使其在不同領域中皆發揮著重要的作用。

2.2? 機械調試與養護更為方便

機電一體化技術在機械制造業應用的過程中可以對相關的機械設備進行合理地控制。利用機電一體化技術，可以在原有配件的基礎上，進行相關程序的輸入，在不改變原有配件的同時，對機械設備等進行有效地控制，體現了機電一體化技術智能化和自動化的特點，解決了傳統模式下機械制造技術所帶來的生產問題，在一定程度上提高了機械的使用效率。另外，機電一體化技術通過其自身的性能即自動化以及監測的功能，可以及時地發現，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，而在嚴重故障問題時，機電一體化的內部系統則會作出預警反應，使工作人員能夠及時維修，所以有助于機械的調試與養護。

3? 機電一體化在焊接生產中的應用

3.1? 焊接機器人

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

與傳統焊接生產系統不同，焊接機器人的應用開拓了一種柔性自動化生產方式。它使得單件、小批量生產也可以依靠機器實現，克服了傳統生產設備依據專用設計，僅適用于中、大批量生產的缺陷。焊接機器人的應用還彌補了人工操作的缺陷。因為焊接生產環境往往都比較惡劣，工人在這種環境下長期作業很容易產生疲勞，導致人工焊接的質量穩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，不僅生產效率極高，而且工作狀態和焊接質量都可以維持穩定，極大地改善了生產條件。

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。與人工點焊作業相比，點焊機器人可以根據程序規劃的路徑迅速完成多點定位，具有定位精度高和焊接質量好的優點。第二，弧焊機器人。這種機器人的受控運動方式是基于連續軌跡的，在焊接操作中，焊槍可以按照預期規劃的軌跡和速度運行，進而形成焊縫。

在現代化的生產系統中，點焊機器人和弧焊機器人一般會進行結合應用，比如將兩者同時應用在一個工站上進行協同作業。這樣的應用方式更加利于組成柔性生產系統，能夠對不同類型的工件進行高效加工。

3.2? 焊接生產線

焊接生產線，是指將焊接生產所需各種備料、裝配、焊接、無損檢測等設備與焊件的上料、卸料、傳輸等機械裝置，按產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線。

焊接生產線按發展趨勢可分為兩種類型：剛性焊接生產線和柔性焊接生產線。

剛性焊接生產線屬于傳統制造系統，通常把作業分為多個簡單工序，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。

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

柔性焊接生產線采用計算器控制，控制中心顯示各單元的焊接狀況及物料運送等待信息。能實時了解生產狀態、合理進行生產調度，在制品的中間停留時間可減少到最少。在生產時，將工件放在生產線送料平臺，輸送系統自動識別工件類型，并將工件自動運送到相應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，生產過程自動化程度高，可減少直接人工作業。

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

4? 結束語

目前隨著智能化技術的應用水平在工業生產中不斷提升，將焊接生產線與智能化技術進行深度融合，必將促使柔性焊接生產線向著更加智能化的方向發展，這必將會給制造業帶來巨大的變革。

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