焊接機器人，工業(yè)機器人中的“戰(zhàn)斗機”

      焊接機器人之所以能夠占據(jù)整個工業(yè)機器人總量的40%以上，與焊接這個特殊的行業(yè)有關(guān)，焊接作為工業(yè)“裁縫”，是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段，同時由于焊接、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的工作環(huán)境又非常惡劣，焊接質(zhì)量的好壞對產(chǎn)品質(zhì)量起決定性的影響。我們應(yīng)該承認(rèn)國產(chǎn)機器人無論從控制水平還是可靠性等方面與國外公司還存在一定的差距。

歸納起來采用焊接機器人有下列主要意義：       (1)穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，保證其均一性。焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長度等對焊接結(jié)果起決定作用。采用機器人焊接時對于每條焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊縫質(zhì)量受人的因素影響較小，降低了對工人操作技術(shù)的要求，因此焊接質(zhì)量是穩(wěn)定的。而人工焊接時，焊接速度、干伸長等都是變化的，因此很難做到質(zhì)量的均一性。采用裝有視覺系統(tǒng)的機器人已用于焊接這些工件，其中所用的機器人帶有焊接參數(shù)自適應(yīng)控制的功能。

      (2)改善了工人的勞動條件。采用機器人焊接工人只是用來裝卸工件，遠離了焊接弧光、煙霧和飛濺等，對于點焊來說工人不再搬運笨重的手工焊鉗，使工人從大強度的體力勞動中解脫出來。

      (3)提高勞動生產(chǎn)率。機器人沒有疲勞，一天可24小時連續(xù)生產(chǎn)，另外隨著高速焊接技術(shù)的應(yīng)用，使用機器人焊接，效率提高的更加明顯。

      (4)產(chǎn)品周期明確，容易控制產(chǎn)品產(chǎn)量。機器人的生產(chǎn)節(jié)拍是固定的，因此安排生產(chǎn)計劃非常明確。

      (5)可縮短產(chǎn)品改型換代的周期，減小相應(yīng)的設(shè)備投資?？蓪崿F(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動化。機器人與專機的區(qū)別就是他可以通過修改程序以適應(yīng)不同工件的生產(chǎn)。

焊接是高速列車制造過程中和基本的工藝方法。隨著列車高速化和輕量化， 各部件的服役環(huán)境惡化， 對車體和轉(zhuǎn)向架的焊接技術(shù)提出了更高的要求。采用焊接機器人工作站或自動焊接專機是提高和穩(wěn)定焊接質(zhì)量的重要途徑， 而且隨著勞動力成本的提高， 機器人焊接的成本優(yōu)勢越來越明顯。利用激光焊縫跟蹤傳感器在焊槍之前實時地檢測焊縫三維空間位置和曲面曲率，并將此信息發(fā)送給機器人控制器，引導(dǎo)焊槍移動。

《智能制造科技發(fā)展 “十二五” 專項規(guī)劃》 指出：“中國已是世界第二大經(jīng)濟體和制造業(yè)大國， 但自主創(chuàng)新能力薄弱、 先進裝備貿(mào)易逆差嚴(yán)重、 裝備與智能裝備嚴(yán)重依賴進口， 嚴(yán)重制約我國制造產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。而智能制造技術(shù)是世界制造業(yè)未來發(fā)展的重要方向之一” 。近年來， 我國高速鐵路和高速列車發(fā)展迅猛， 獲得了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的重大科技成果。但是， 我國高速列車制造過程與國外高速列車生產(chǎn)現(xiàn)狀還有一定差距， 行業(yè)中的裝備和智能裝備依賴進口。走智能制造的道路也是我國未來高速列車制造業(yè)發(fā)展的趨勢。焊接機器人本體的機械結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：一種為平行四邊形結(jié)構(gòu)，一種為側(cè)置式（擺式）結(jié)構(gòu)，如圖2a、b所示。

智能制造終目標(biāo)是實現(xiàn) “設(shè)計過程、 制造過程和制造裝備智能化”， 包括產(chǎn)品設(shè)計中的數(shù)字化，制造過程中的傳感信息化和網(wǎng)絡(luò)化， 制造裝備的數(shù)字化和智能化。其中， 制造裝備的智能化是實現(xiàn)整體制造智能化的前提和基礎(chǔ)。在所有的智能化制造裝備中， 機器人無疑是柔性制造自動化的集中體現(xiàn)。而在高速列車的生產(chǎn)中， 焊接又占據(jù)了相當(dāng)大的比重， 焊接機器人必然在高速列車智能制造中發(fā)揮重要作用。機器人焊接在鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中的應(yīng)用僅限于前期在車間內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)部件的組裝連接，如圖1所示，例如H柱、梁、箱型柱、U形肋、板肋板單元和橫隔板單元的組裝連接等。本文在分析焊接機器人的發(fā)展現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，給出其在高速列車制造行業(yè)中的應(yīng)用前景。

   超聲波焊接機器有以下幾類：手提式點焊機、900W精巧型超聲波塑膠焊接機、20K電腦方立柱超聲波焊接機、15K電腦圓立柱超聲波焊接機、2600W-3200W焊接機、4200W-5600W焊接機、28K精巧型超聲波點焊機、35K焊接機、40K焊接機，非標(biāo)系列：超聲波中空板焊接機、超聲波護欄管焊接機、雙頭超聲波焊接機、四頭超聲波焊接機、六頭超聲波焊接機。（2）焊鉗張開度可以根據(jù)工件的情況任意調(diào)整，只要不發(fā)生碰撞或干涉，可盡可能減少張開度，以節(jié)省焊鉗開度，節(jié)省焊鉗開合所占的時間。

  高周波焊接機器主要有汽車遮陽板焊接機和轉(zhuǎn)盤式高周波焊接機 。