浅谈机电一体化在焊接生产中的应用

刘伟

摘    要：近年来，机电一体化技术飞速发展，在各行各业得到了广泛应用。通过机电一体化技术在制造业的应用，推动了生产系统向自动化、智能化发展，实现了传统产业的改造升级。焊接是制造业最重要的工艺技术之一。随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法发展成为制造业中生产精密产品的手段，传统手工焊接已不能满足现在高技术产品制造的质量、数量要求。因此，焊接生产通过与机器人、生产线等机电一体化技术的融合运用，能够大幅提高生产效率，得到稳定的产品焊接质量和均衡的生产节奏。本文将从焊接生产中应用广泛的焊接机器人和焊接生产线两方面来探讨机电一体化在焊接生产中的应用。

关键词：机电一体化;焊接生产;应用

1  机电一体化技术描述

机电一体化技术是现代新兴的一项高科技技术。其主要是指将机械技术、微电子技术、信息技术以及传感器技术等多种技术集合于一体，使其功能叠加的一种复合化技术。目前，机电一体化也得到了大范围的推广和应用，并且在机械制造业等行业中具有不可取代的地位。但是由于起步较晚，在国内应用的时间较短，仍处于发展的阶段，需要在应用的过程中不断加强其技术的优化和完善。

2  应用机电一体化的优势

2.1  提高性能

在当前机电一体化技术的应用过程中，其主要有监控、报警、修复等功能，不仅可以促进机械相关问题的解决，还可以为机械的生产提供安全性地保障，促进机械的使用效率，提高机械生产的质量。机电一体化技术融合了多种技术，其中不仅包括机械技术和电工电子技术，还包括信息技术，传感器技术以及控制技术等。所以其应用功能能更加的多样化，并且随着时间的推移其内部系统更加优化，突破了传统模式下技术的单一性和单方向的局限，集结了多种技术，使其相互配合和协作，所以在一定程度上提高了工作的性能，呈现出技术先进性的特点。机电一体化技术凭借自身的优势，促进了行业的发展，所以被国家大力推广提倡，扩展了其使用的范围，使其在不同领域中皆发挥着重要的作用。

2.2  机械调试与养护更为方便

机电一体化技术在机械制造业应用的过程中可以对相关的机械设备进行合理地控制。利用机电一体化技术，可以在原有配件的基础上，进行相关程序的输入，在不改变原有配件的同时，对机械设备等进行有效地控制，体现了机电一体化技术智能化和自动化的特点，解决了传统模式下机械制造技术所带来的生产问题，在一定程度上提高了机械的使用效率。另外，机电一体化技术通过其自身的性能即自动化以及监测的功能，可以及时地发现，机械工程中所存在的故障問题，一些轻度故障，其能够采取自动化的措施进行处理，而在严重故障问题时，机电一体化的内部系统则会作出预警反应，使工作人员能够及时维修，所以有助于机械的调试与养护。

3  机电一体化在焊接生产中的应用

3.1  焊接机器人

焊接机器人是机电一体化在焊接生产中的一个典型应用，是完成现代化焊接作业的重要机电产品，也是很多现代化生产系统的重要组成单元。焊接机器人自诞生以来经过了多代发展。早期的焊接机器人因为无法对生产环境和加工结果进行有效感知，仅仅是对工人的操作方式进行再现，存在一定的质量误差问题。在此基础上，诞生了具有一定感知能力的焊接机器人产品，这类产品往往集成应用了视觉、力觉等传感器，可以对外在环境和生产质量进行测量感知，但不具备自行决策功能。目前发展出的最新一代的智能焊接机器人，不仅具有感知功能，还能根据所处环境进行一定程度的自行决策，即按任务进行动作规划和自适应编程。这也是当前焊接机器人研究的热点前沿领域。

与传统焊接生产系统不同，焊接机器人的应用开拓了一种柔性自动化生产方式。它使得单件、小批量生产也可以依靠机器实现，克服了传统生产设备依据专用设计，仅适用于中、大批量生产的缺陷。焊接机器人的应用还弥补了人工操作的缺陷。因为焊接生产环境往往都比较恶劣，工人在这种环境下长期作业很容易产生疲劳，导致人工焊接的质量稳定性和一致性受到影响。焊接机器人不会疲劳，它可以不间断地进行作业，不仅生产效率极高，而且工作状态和焊接质量都可以维持稳定，极大地改善了生产条件。

按照实际用途分类，焊接机器人又可以进一步被细分为点焊机器人和弧焊机器人两类，下文对这两类焊接机器人进行了详细探讨：第一，点焊机器人。该类机器人主要是为了实现点焊操作的自动化，其运动方式主要是点位控制。与人工点焊作业相比，点焊机器人可以根据程序规划的路径迅速完成多点定位，具有定位精度高和焊接质量好的优点。第二，弧焊机器人。这种机器人的受控运动方式是基于连续轨迹的，在焊接操作中，焊枪可以按照预期规划的轨迹和速度运行，进而形成焊缝。

在现代化的生产系统中，点焊机器人和弧焊机器人一般会进行结合应用，比如将两者同时应用在一个工站上进行协同作业。这样的应用方式更加利于组成柔性生产系统，能够对不同类型的工件进行高效加工。

3.2  焊接生产线

焊接生产线，是指将焊接生产所需各种备料、装配、焊接、无损检测等设备与焊件的上料、卸料、传输等机械装置，按产品加工工艺程序进行有机排列组合而形成的机电一体化作业线。

焊接生产线按发展趋势可分为两种类型：刚性焊接生产线和柔性焊接生产线。

刚性焊接生产线属于传统制造系统，通常把作业分为多个简单工序，按分批投入的方式完成上述各简单工序，属于单个工序自动化。

柔性焊接生产线属于柔性制造系统，用于制造小批量、多品种的产品，不同批次产品的不同工序可以重叠投入，以达到较高的设备利用率，减少加工过程中零件的中间存储时间，快速响应客户需求。

柔性焊接生产线采用计算器控制，控制中心显示各单元的焊接状况及物料运送等待信息。能实时了解生产状态、合理进行生产调度，在制品的中间停留时间可减少到最少。在生产时，将工件放在生产线送料平台，输送系统自动识别工件类型，并将工件自动运送到相应的焊接单元进行焊接。自动焊接完成后，工件自动运出到下料平台。工件搬运、上下料均由计算机控制，生产过程自动化程度高，可减少直接人工作业。

当今市场竞争加剧，产品更新周期加快，生产品种越来越多，批量越来越少，而焊接的工件越来越复杂，对焊缝的要求也越来越高。在生产中，焊接生产线的工作单元通过大量采用机器人和计算机控制进行协同作业，可方便实现不同类型工件的高效焊接加工，特别是在变换工件的适应性和自动化方面充分显示出生产线和机器人柔性化的优越性。

4  结束语

目前随着智能化技术的应用水平在工业生产中不断提升，将焊接生产线与智能化技术进行深度融合，必将促使柔性焊接生产线向着更加智能化的方向发展，这必将会给制造业带来巨大的变革。

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