机械设备制造中自动化技术及工业机器人的应用研究

2023.02.16

吴长庚

（厦门航天思尔特机器人系统股份有限公司，福建厦门 361000）

摘要：随着我国社会经济与科学技术的迅猛发展，在产量与质量以及安全性方面，都对工业产品提出更高要求，而传统工业产品已无法满足。本文主要对机械设备制造中自动化技术及工业机器人的应用进行探究，不仅从自动化技术方面分析了应用特征、存在问题与完善策略，还从工业机器人方面分析了概念、结构特征及其在冲压自动化生产线中的应用。

关键词：机械设备制造;自动化技术;工业机器人;应用

0 引言

在现代化科技飞速发展过程中，自动化技术及工业机器人进步巨大，目前，工业机器人在程序化操作方面已实现全自动化。在机械设备制造中通过两者的应用可以大大提高产品质量，降低出错率，进一步促进我国机械制造业可持续发展。

1 机械自动化在机械制造中的应用特征

（1）系统性。目前，众多先进技术应用于机械设备制造过程中，并且在产品生产各个环节得以应用，所以具有较强系统性。在产品整个生命周期中，自动化技术的作用都不可替代，有必要针对传统生产过程，进行高效整合，要强化制造技术，其关键为通过何种方式实现科学技术在产品生产中的应用。

（2）安全性高。对于任何企业而言，制造生产都存在危险性，而自动化技术已设置报警功能，仅需设置具体流程，方可自动停止操作及检查。将自动化技术应用于机械设备制造中，能够在最大程度上降低事故发生率，并且确保生产安全性。

（3）全球性。随着经济全球化发展，在世界范围中的科技竞争不断加剧，严重冲击自动化技术。不过，对于自动化技术发展更为有利，使其逐渐达到国际先进水平。

2 机械自动化在机械制造应用中存在的问题分析

（1）自动化技术水平低。近年来，工业技术发展速度不断加快，进一步实现机械化操作，不过大部分偏远地区仍旧没有实现。在机械设计中自动化技术得以体现，而改善机械功能这一工作还是比较落后。现如今，在应用机械设备时，很多时候仅仅可以实现基本操作，尚未满足高效性要求，各种故障问题层出不穷，修理成本较高。除此之外，设备的创新能力较弱，不能与生产实际需求相结合进行高效机械的设计，仍旧应用传统设计方法，且自动化水平低，远远落后于发达国家。

（2）两种因素影响机械设备自动化。其一，机械设备制造尚在发展，具有较弱创新能力，缺乏高素质人才，虽然已经引进较多先进技术，不过并未与生产实际需求相结合。在选材过程中，若是选用的材料性能较低，将不能满足使用需求，反之极易导致成本增加。其二，大规模的机械化生产现在还没有完全普及于机械设备制造业中，大部分小型机械制造企业尚未引进机械设备。

3 完善机械自动化技术在机械制造应用中的策略

（1）实现自动化控制技术的全面应用。在机械设备生产过程中，全面应用自动化控制技术刻不容缓，不仅可以大大提高生产效率，而且能够强化应用自动化技术的意识。基于自动化技术，更加重视创新，将企业的实际发展需求作为重要依据，充分应用计算机技术与网络技术的功能及优势，针对产品的大量数据，进行科学、深入分析，进而设计自动化控制技术。目前传统工艺已无法满足企业生产需求，改善工作势在必行，确保工艺设计创新性，高度达成企业发展要求，大大提高机械设备质量及应用有效性。

（2）全面推行自动化技术。随着机械设备制造业的发展，应该不断加强自动化，积极宣传自动化技术功能与优势，使企业对其做到足够重视，在应用自动化技术时，详细阐述自动化功能，尽可能提高生产率与产品质量。

（3）实现自动化包装检测。在机械设备制造企业在生产与发展过程中，虽然对产品具体生产过程非常重视，却轻视材料选择与包装运输。随着机械制造企业经济发展，对于自动化，有必要不断拓展其应用范围，尽量提升自动化水平。自动化的检测与包装在制造业中占据举足轻重的地位，并且实施这一环节的机器是一项不可或缺的设备，有利于提高产品检测效率。对于出口检测而言，产品包装检测至关重要，在确保检测高效性的条件下，可以提高产品质量及销售量。

4 工业机器人的概念及结构特征

（1）概念。针对工业机器人而言，在工业领域中有两种，一种是具有较高自由度的机器人，另一种是关节较多的机械手，可以依赖于自身开展工作。它的多种功能主要是利用自身动力与控制力实现，并且严格遵守人工智能技术原则，由此开展活动。

（2）结构特征。分别选用位于遥控操作器上的连杆机构以及数控机床上的伺服轴，通过工业机器人连接两者，在此之前设定机械手动作，并且进行编程输入，此时工业机器人便可自行活动。因为它的生产成本比较低，因此适用性与经济性更强。相关工业机器人位于冲压自动化生产线，这部分工业机器人已经具备了人类的行走功能及感知功能等。另外，还可以按照已经设定好的程序，对工作对象进行相应调整。

5 工业机器人在冲压自动化生产线中的应用

（1）拆垛系统。该系统充分应用可循环双垛料台，在冲压自动化生产线中，自动拆垛单元是其必备系统。这一单元中的设备包括拆垛小车与自动涂油装置等。对于板件板料拉延，在安排涂油工序时，通过自动涂油机将拉延油涂抹在板料表面，对于板件十分有利，可以确保其表面质量和润滑度。上料区以及完成上料的位置都是拆垛小车的停放处，对于机器人取料比较方便[1]。

（2）控制系统。在工业机器人中，控制系统占据核心与关键位置，主要是因为该系统发挥着至关重要的作用，有利于冲压自动化生产线不同部位的工作，能够对其进行有效协调，而且它所应用的技术具有鲜明特征，比如可靠性与先进性等。对于生产线的自动化以及生产效益，该系统控制方法与之息息相关，其灵活性与有效性产生着决定作用。

控制系统的主要工作对象是拆垛机、线尾输送系统以及涂油机等，對其实施控制，并且在冲压自动化生产线上，工业机器人集中与分散监控不同系统。

其一，控制系统设备层[2]。设备层位于系统最底部，同时也是其中的核心环节，主要组成部分有执行机构、现场操作站等，可以直接联系位于控制层的PLC，使其接受输入信号，然后将其输出指令向现场设备传送。

其二，控制层。在不同部门中，所应用的控制系统都是应用位于现场总线的PLC，其功能主要是单独控制、连线自控等。当应用现场总线控制系统时，能够为系统运行可靠性与稳定性提供重要保障。所有PLC和它的上位机交换数据，此时通常利用以太网，向监控系统传输[3]。

其三，人机界面。SIEMENS是它所应用的触摸屏，并且将其配备于所有控制单元，然后由Profibus总线实现通讯。在控制单元中，其触摸屏具有指示灯与操作按钮，可以依靠自己进行错误信息的诊断，并且发出报警信号。在控制单元中的I/O信号，它的显示色并不一样。系统在发现节点故障时会立刻报警，而人机界面将其显示在画面中，为维修人员提供便利。

（3）仿真模拟系统。在将工业机器人应用于冲压自动化生产线上之后，能够充分应用虚拟环境，由此模拟冲压线运行，从而防止多种问题出现，比如系统干涉、生产现场不合理节拍等。随着生产线的运行，利用机器人进行离线编辑与运行线路的模拟，能够有效提高实验效率与设备的可靠性。

6 结束语

对于机械设备制造业，自动化是其主要发展方向。因此，应该广泛应用自动化技术及工业机器人，在最大程度上发挥两者的作用与优势，有效解放劳动力，降低生产出错率，提高产品质量。

参考文献：

[1]侯宁有.自动化技术在机械设备制造中的应用[J].自动化应用，2018（09）：142-144.

[2]任飞.机器人在汽车智能制造中的应用探讨[J].河北农机，2018（11）：39-40.