機(jī)械設(shè)備制造中自動化技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用研究

吳長庚

（廈門航天思爾特機(jī)器人系統(tǒng)股份有限公司，福建 廈門 361000）

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在產(chǎn)量與質(zhì)量以及安全性方面，都對工業(yè)產(chǎn)品提出更高要求，而傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品已無法滿足。本文主要對機(jī)械設(shè)備制造中自動化技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用進(jìn)行探究，不僅從自動化技術(shù)方面分析了應(yīng)用特征、存在問題與完善策略，還從工業(yè)機(jī)器人方面分析了概念、結(jié)構(gòu)特征及其在沖壓自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)備制造;自動化技術(shù);工業(yè)機(jī)器人;應(yīng)用

0 引言

在現(xiàn)代化科技飛速發(fā)展過程中，自動化技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人進(jìn)步巨大，目前，工業(yè)機(jī)器人在程序化操作方面已實(shí)現(xiàn)全自動化。在機(jī)械設(shè)備制造中通過兩者的應(yīng)用可以大大提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低出錯率，進(jìn)一步促進(jìn)我國機(jī)械制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 機(jī)械自動化在機(jī)械制造中的應(yīng)用特征

（1）系統(tǒng)性。目前，眾多先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備制造過程中，并且在產(chǎn)品生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)得以應(yīng)用，所以具有較強(qiáng)系統(tǒng)性。在產(chǎn)品整個生命周期中，自動化技術(shù)的作用都不可替代，有必要針對傳統(tǒng)生產(chǎn)過程，進(jìn)行高效整合，要強(qiáng)化制造技術(shù)，其關(guān)鍵為通過何種方式實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)在產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用。

（2）安全性高。對于任何企業(yè)而言，制造生產(chǎn)都存在危險性，而自動化技術(shù)已設(shè)置報警功能，僅需設(shè)置具體流程，方可自動停止操作及檢查。將自動化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備制造中，能夠在最大程度上降低事故發(fā)生率，并且確保生產(chǎn)安全性。

（3）全球性。隨著經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展，在世界范圍中的科技競爭不斷加劇，嚴(yán)重沖擊自動化技術(shù)。不過，對于自動化技術(shù)發(fā)展更為有利，使其逐漸達(dá)到國際先進(jìn)水平。

2 機(jī)械自動化在機(jī)械制造應(yīng)用中存在的問題分析

（1）自動化技術(shù)水平低。近年來，工業(yè)技術(shù)發(fā)展速度不斷加快，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作，不過大部分偏遠(yuǎn)地區(qū)仍舊沒有實(shí)現(xiàn)。在機(jī)械設(shè)計中自動化技術(shù)得以體現(xiàn)，而改善機(jī)械功能這一工作還是比較落后。現(xiàn)如今，在應(yīng)用機(jī)械設(shè)備時，很多時候僅僅可以實(shí)現(xiàn)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(shè)備的創(chuàng)新能力較弱，不能與生產(chǎn)實(shí)際需求相結(jié)合進(jìn)行高效機(jī)械的設(shè)計，仍舊應(yīng)用傳統(tǒng)設(shè)計方法，且自動化水平低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。

（2）兩種因素影響機(jī)械設(shè)備自動化。其一，機(jī)械設(shè)備制造尚在發(fā)展，具有較弱創(chuàng)新能力，缺乏高素質(zhì)人才，雖然已經(jīng)引進(jìn)較多先進(jìn)技術(shù)，不過并未與生產(chǎn)實(shí)際需求相結(jié)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(dǎo)致成本增加。其二，大規(guī)模的機(jī)械化生產(chǎn)現(xiàn)在還沒有完全普及于機(jī)械設(shè)備制造業(yè)中，大部分小型機(jī)械制造企業(yè)尚未引進(jìn)機(jī)械設(shè)備。

3 完善機(jī)械自動化技術(shù)在機(jī)械制造應(yīng)用中的策略

（1）實(shí)現(xiàn)自動化控制技術(shù)的全面應(yīng)用。在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過程中，全面應(yīng)用自動化控制技術(shù)刻不容緩，不僅可以大大提高生產(chǎn)效率，而且能夠強(qiáng)化應(yīng)用自動化技術(shù)的意識?；谧詣踊夹g(shù)，更加重視創(chuàng)新，將企業(yè)的實(shí)際發(fā)展需求作為重要依據(jù)，充分應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的功能及優(yōu)勢，針對產(chǎn)品的大量數(shù)據(jù)，進(jìn)行科學(xué)、深入分析，進(jìn)而設(shè)計自動化控制技術(shù)。目前傳統(tǒng)工藝已無法滿足企業(yè)生產(chǎn)需求，改善工作勢在必行，確保工藝設(shè)計創(chuàng)新性，高度達(dá)成企業(yè)發(fā)展要求，大大提高機(jī)械設(shè)備質(zhì)量及應(yīng)用有效性。

（2）全面推行自動化技術(shù)。隨著機(jī)械設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展，應(yīng)該不斷加強(qiáng)自動化，積極宣傳自動化技術(shù)功能與優(yōu)勢，使企業(yè)對其做到足夠重視，在應(yīng)用自動化技術(shù)時，詳細(xì)闡述自動化功能，盡可能提高生產(chǎn)率與產(chǎn)品質(zhì)量。

（3）實(shí)現(xiàn)自動化包裝檢測。在機(jī)械設(shè)備制造企業(yè)在生產(chǎn)與發(fā)展過程中，雖然對產(chǎn)品具體生產(chǎn)過程非常重視，卻輕視材料選擇與包裝運(yùn)輸。隨著機(jī)械制造企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對于自動化，有必要不斷拓展其應(yīng)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(yè)中占據(jù)舉足輕重的地位，并且實(shí)施這一環(huán)節(jié)的機(jī)器是一項(xiàng)不可或缺的設(shè)備，有利于提高產(chǎn)品檢測效率。對于出口檢測而言，產(chǎn)品包裝檢測至關(guān)重要，在確保檢測高效性的條件下，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量及銷售量。

4 工業(yè)機(jī)器人的概念及結(jié)構(gòu)特征

（1）概念。針對工業(yè)機(jī)器人而言，在工業(yè)領(lǐng)域中有兩種，一種是具有較高自由度的機(jī)器人，另一種是關(guān)節(jié)較多的機(jī)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(shí)現(xiàn)，并且嚴(yán)格遵守人工智能技術(shù)原則，由此開展活動。

（2）結(jié)構(gòu)特征。分別選用位于遙控操作器上的連桿機(jī)構(gòu)以及數(shù)控機(jī)床上的伺服軸，通過工業(yè)機(jī)器人連接兩者，在此之前設(shè)定機(jī)械手動作，并且進(jìn)行編程輸入，此時工業(yè)機(jī)器人便可自行活動。因?yàn)樗纳a(chǎn)成本比較低，因此適用性與經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)。相關(guān)工業(yè)機(jī)器人位于沖壓自動化生產(chǎn)線，這部分工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)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(jīng)設(shè)定好的程序，對工作對象進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

5 工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

（1）拆垛系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分應(yīng)用可循環(huán)雙垛料臺，在沖壓自動化生產(chǎn)線中，自動拆垛單元是其必備系統(tǒng)。這一單元中的設(shè)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(jī)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(zhì)量和潤滑度。上料區(qū)以及完成上料的位置都是拆垛小車的停放處，對于機(jī)器人取料比較方便[1]。

（2）控制系統(tǒng)。在工業(yè)機(jī)器人中，控制系統(tǒng)占據(jù)核心與關(guān)鍵位置，主要是因?yàn)樵撓到y(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，有利于沖壓自動化生產(chǎn)線不同部位的工作，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行有效協(xié)調(diào)，而且它所應(yīng)用的技術(shù)具有鮮明特征，比如可靠性與先進(jìn)性等。對于生產(chǎn)線的自動化以及生產(chǎn)效益，該系統(tǒng)控制方法與之息息相關(guān)，其靈活性與有效性產(chǎn)生著決定作用。

控制系統(tǒng)的主要工作對象是拆垛機(jī)、線尾輸送系統(tǒng)以及涂油機(jī)等，對其實(shí)施控制，并且在沖壓自動化生產(chǎn)線上，工業(yè)機(jī)器人集中與分散監(jiān)控不同系統(tǒng)。

其一，控制系統(tǒng)設(shè)備層[2]。設(shè)備層位于系統(tǒng)最底部，同時也是其中的核心環(huán)節(jié)，主要組成部分有執(zhí)行機(jī)構(gòu)、現(xiàn)場操作站等，可以直接聯(lián)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(xiàn)場設(shè)備傳送。

其二，控制層。在不同部門中，所應(yīng)用的控制系統(tǒng)都是應(yīng)用位于現(xiàn)場總線的PLC，其功能主要是單獨(dú)控制、連線自控等。當(dāng)應(yīng)用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)時，能夠?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性提供重要保障。所有PLC和它的上位機(jī)交換數(shù)據(jù)，此時通常利用以太網(wǎng)，向監(jiān)控系統(tǒng)傳輸[3]。

其三，人機(jī)界面。SIEMENS是它所應(yīng)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(shí)現(xiàn)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(jìn)行錯誤信息的診斷，并且發(fā)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(tǒng)在發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)故障時會立刻報警，而人機(jī)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(tǒng)。在將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于沖壓自動化生產(chǎn)線上之后，能夠充分應(yīng)用虛擬環(huán)境，由此模擬沖壓線運(yùn)行，從而防止多種問題出現(xiàn)，比如系統(tǒng)干涉、生產(chǎn)現(xiàn)場不合理節(jié)拍等。隨著生產(chǎn)線的運(yùn)行，利用機(jī)器人進(jìn)行離線編輯與運(yùn)行線路的模擬，能夠有效提高實(shí)驗(yàn)效率與設(shè)備的可靠性。

6 結(jié)束語

對于機(jī)械設(shè)備制造業(yè)，自動化是其主要發(fā)展方向。因此，應(yīng)該廣泛應(yīng)用自動化技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人，在最大程度上發(fā)揮兩者的作用與優(yōu)勢，有效解放勞動力，降低生產(chǎn)出錯率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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