摘要：经济的发展，促进科技的不断进步，机电一体化是现代化工业生产中不可或缺的一项关键技术。随着机电一体化技术的广泛应用，制造业逐渐向自动化、智能化发展，焊接生产中通过广泛应用机器人、自动化生产线，能够提高生产效率和焊接品质。本文就机电一体化在焊接生产中的应用展开探讨。
关键词：机电一体化；焊接生产；焊接机器人
引言
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。
1 机电一体化概述
下面将对机电一体化的主要核心技术进行简单介绍：第一，机械技术。机电一体化是“机”和“电”的有机结合，而“机”主要指代的就是机械设备及其相关技术，所以机械技术是机电一体化的基础。目前为了适应工业生产机电一体化的发展趋势，机械技术也更加注重对各种高新技术的应用，力求在结构、材料以及性能上实现优化，缩小体积、提升稳定性和性能。第二，计算机信息和网络技术。机电一体化系统涉及各种信息数据采集、传输、存储、计算分析以及决策等功能，这些功能的实现离不开计算机信息和网络技术的应用。第三，系统技术。机电一体化的本质是一门工程系统技术，它是相关高新科技综合应用的结果，离不开系统技术的应用。只有从系统和全局的角度出发，将生产系统分解成若干功能的模块，对这些模块进行合理组织和优化配置，才能促使生产系统的运行效益得到最佳。第四，自动控制技术。机电一体化与传统的人工操作模式有着显著差异，这种差异的一个重要体现就是自适应控制，包括对系统的运行状态进行实时调节、对系统设备进行自动校正、对生产加工质量进行自动检测和误差补偿等，这些也都是自动控制技术的研究应用领域。最后，传感器技术。自动化生产的一个最大特点就是构建了闭环的生产控制系统，而制造过程感知是搭建闭环控制的基础环节，也是进行闭环控制决策的依据。所以通过传感器尤其是多传感器集成方面的应用，对获得生产过程的精准感知非常重要。
2 工业领域对机器人的应用要求
（1）传动系统精度。工业领域中常用的机器人有两种，一种是六轴旋转机器人，即机器人的六个轴的运动都是旋转运动；一种是直线运动机器人，即机器人的各轴的运动均是直线运动，此类机器人通常用于上下料设备中。机器人运动必然涉及到动力的传递，从机器人各轴的驱动电机传送至末端位置的过程中，各个传动件的精度都会影响机器人末端的运动精度。由于工业机器人对运动精度要求较高，目前国内的技术无法制造高精度减速器，国内现有的机器人的减速器大多采用日本生产的RV减速器和行星齿轮减速器。此外，由于工业机器人大多属于串联机器人，每个传动环节的传动精度都会影响机器人末端的运动位置，且前端的运动误差会随着传动链的推移不断被放大，导致机器人末端位置控制不精确。（2）机械零件制造精度。工业机器人属于中小型的精密加工制造设备，相对于大型机械制造设备而言，其设计精度要求较高，对机器人中各个零件精度要求较高，由于机器人在工业领域中的应用较为精密，因此为了保证最终的运动精度，在机器人各个机械部件的制造加工过程中对其精度有较高的要求，否则无法满足机器人运动精度的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在工业机器人的核心零部件的加工过程中由于零件的精度没有达到设计要求，在机器人长期运动工作过程中，影响机器人的运动精度定位，由此导致机器人末端运动位置与要求位置出现较大的偏差，严重影响机器人的正常使用。（3）机器人装配精度。工业机器人的装配精度直接影响机器人末端位置的精度，由于工业机器人设计之初各个零件的装配精度设计不合理，导致在机器人使用过程中传动链各级的运动关系异常，在工业机器人动力传递的过程中丧失了各轴的运动精度和末端执行件的位置精度，无法保证机器人达到要求的位置精度，影响了生产加工的质量。
3 机电一体化在焊接生产中的应用
3.1焊接生产线
焊接生产线是将焊接作业过程中需要的各种上料、卸料、焊接以及无损检测等设备进行集成，并按照焊接操作的工艺流程进行有序排列而形成的机电一体化作业线。焊接生产线主要可以分为刚性和柔性两种。前者属于传统的自动化生产线，其设备一般是根据专用化进行设计，虽然在单独工序上实现了自动化，但缺乏灵活性，不能很好地适应单件、小批量的生产模式；后者属于典型的柔性生产系统，它通过不同设备的协同作业，可以满足工件变位等复杂作业需求，能够很好地适用小批量、多品种的产品生产方式，对快速响应市场需求具有重要价值。柔性焊接生产线是目前焊接生产线的一个主要发展趋势。在柔性焊接生产线中，控制主站可以对焊接生产线的各个环节进行信息采集，进而实时地掌握生产状态。在此基础上，对生产过程进行合理调度和优化，可达到生产效益的最大化。柔性焊接生产线的工作单元大量采用机器人和计算机控制协同作业的模式，方便对不同工件进行高效加工。
3.2焊接机器人
焊接机器人的技术发展可分为三代：第一代是指基于示教再现工作方式的焊接机器人。由于其具有操作简便、不需要环境模型、示教时可修正机械结构带来的误差等特点，在焊接生产中得到大量使用，是目前应用最广泛的机器人。第二代是指基于一定传感器信息的感觉控制型机器人。在第一代机器人上加传感器系统（视觉、力觉等），对环境的变化可进行一定范围的适应性调整，目前已进入推广应用阶段。第三代：智能型机器人。它不仅具有感知功能，还具有一定决策和规划的能力。能根据人的命令或按照所处环境，自行做出决策，规划动作，即按任务编程。焊接机器人是焊接自动化的革命性进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化生产方式。刚性自动化设备通常都是专用的，仅适用于大、中批量产品的生产，小批量产品焊接中则以手工焊接为主。而焊接机器人可以替代手工实现小批量产品的自动化焊接生产。与人工焊接相比，机器人焊接具有明显的优势。人工焊接时，焊接工人经常会受到心理、生理条件变化及周围工作环境的影响，在恶劣的焊接环境下，工人易疲劳，难以长时间保持焊接质量的稳定性和一致性；而焊接机器人不会疲劳，可以24小时连续生产，工作状态和焊接质量稳定，生产效率高，劳动安全卫生条件得到明显改善。焊接机器人按用途分为点焊机器人和弧焊机器人：（1）点焊机器人。点焊机器人能进行点焊自动作业，受控运动方式是点位控制。点焊机器人按照示教程序规定的动作和参数进行点焊作业，只在目标点位上完成操作。点焊机器人能够快速完成小节距的多点定位，定位精度高，以保证焊接质量。从最初的增强焊作业发展到定位焊作业，点焊机器人的作业性能更加全面。（2）弧焊机器人。弧焊机器人受控运动方式是连续轨迹控制，机械手终端按预期的轨迹和速度运行。在弧焊作业中，焊枪跟踪工件的焊道运动，并不断填充金属形成焊缝。由于弧焊过程较复杂，要求机器人运动轨迹的重复精度、焊枪姿态、焊枪参数都要更精确。当焊缝短而多时，引弧和收弧较频繁，要求弧焊机器人具有可靠地引弧和收弧功能。随着社会发展和技术进步，点焊机器人和弧焊机器人单独工作有时已不能满足生产要求，需将点焊机器人和弧焊机器人同时运用在同一工站进行协同作业，组成柔性生产系统，可以方便地实现多种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方面和生产过程的自动化方面充分显示其优越性。
结语
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。
参考文献：
[1]李金祥，张真真.浅谈机电一体化在焊接生产中的应用[J].工程技术（文摘版），2016（6）：87.
[2]施良政，谢磊.机电一体化技术在焊管制造中的应用[J].南方农机，2017，48（16）：90
论文作者:武润强,郭渊飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/22
标签：机器人论文; 精度论文; 作业论文; 机电一体化论文; 点焊论文; 技术论文; 生产线论文; 《防护工程》2018年第33期论文;