?我國焊接機(jī)器人的應(yīng)用狀況

       我國開發(fā)工業(yè)機(jī)器人晚于美國和日本，起于20世紀(jì)70年代，早期是大學(xué)和科研院所的自發(fā)性的研究。到80年代中期，全國沒有一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問世。而人工焊接時(shí)，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。而在國外，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)是個(gè)非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，在汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。鑒于當(dāng)時(shí)的國內(nèi)外形勢，國家“七五”攻關(guān)計(jì)劃將工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)列入了計(jì)劃，對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了攻關(guān)，特別是把應(yīng)用作為考核的重要內(nèi)容，這樣就把機(jī)器人技術(shù)和用戶緊密結(jié)合起來，使中國機(jī)器人在起步階段就瞄準(zhǔn)了實(shí)用化的方向。

      與此同時(shí)于1986年將發(fā)展機(jī)器人列入國家“863”高科技計(jì)劃。在國家“863”計(jì)劃實(shí)施五周年之際，鄧同志提出了“發(fā)展高科技，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”的目標(biāo)。在國內(nèi)市場發(fā)展的推動(dòng)下，以及對機(jī)器人技術(shù)研究的技術(shù)儲(chǔ)備的基礎(chǔ)上，863主題專家組及時(shí)對主攻方向進(jìn)行了調(diào)整和延伸，將工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用工程作為研究開發(fā)重點(diǎn)之一，提出了以應(yīng)用帶動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)研究的發(fā)展方針，以后又列入國家“八五”和“九五”中。經(jīng)過十幾年的持續(xù)努力，在國家的組織和支持下，我國焊接機(jī)器人的研究在基礎(chǔ)技術(shù)、控制技術(shù)、關(guān)鍵元器件等方面取得了重大進(jìn)展，并已進(jìn)入使用化階段，形成了點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人系列產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)小批量生產(chǎn)。（1）提，確保高速焊接企業(yè)在生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)器人意味著追求、高焊接質(zhì)量，因此各機(jī)器人廠家都在焊接速度上尋求突破，而機(jī)器人在軌跡控制上的是高速焊接的可靠保證。我國焊接機(jī)器人的應(yīng)用主要集中在汽車、摩托車、工程機(jī)械、鐵路機(jī)車等幾個(gè)主要行業(yè)。汽車是焊接機(jī)器人的用戶，也是早用戶。早在70年代末，上海電焊機(jī)廠與上海電動(dòng)工具研究所，合作研制的直角坐標(biāo)機(jī)械手，成功地應(yīng)用于上海牌轎車底盤的焊接?！耙黄笔俏覈缫M(jìn)焊接機(jī)器人的企業(yè)，1984起先后從KUKA公司引進(jìn)了3臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人，用于當(dāng)時(shí)“牌”轎車的車身焊接和“解放牌”車身頂蓋的焊接。1986年成功將焊接機(jī)器人應(yīng)用于前圍總成的焊接，并于1988年開發(fā)了機(jī)器人車身總焊線。

原來焊接機(jī)器人在鋼結(jié)構(gòu)焊接中就是這么干的

1. 概述

電力變壓器是輸變電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，變壓器外殼——油箱承裝著整個(gè)器身并充滿變壓器油，焊縫強(qiáng)度及密封性是變壓器的兩個(gè)重要指標(biāo)。

目前，在變壓器油箱制造行業(yè)，雖然有的企業(yè)已經(jīng)開始使用機(jī)器人，但總體仍是以手工焊接和仿形半自動(dòng)焊接為主，自動(dòng)化焊接還有很大的提升空間。與手工焊接相比，機(jī)器人焊接在穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)效率等方面存在著巨大優(yōu)勢。柔性機(jī)器人是數(shù)控立體作業(yè)機(jī)床，具有六個(gè)自由度，不僅可以實(shí)現(xiàn)焊槍位置的可達(dá)性，還可以實(shí)現(xiàn)焊槍的角度變化。因此，大力推廣應(yīng)用焊接機(jī)器人，提高焊接自動(dòng)化水平是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

焊接機(jī)器人構(gòu)造及功能

下面就以我公司使用的德魯斯DRW3110F-40型焊接機(jī)器人（見圖1）為例，簡要介紹一下機(jī)器人的組成結(jié)構(gòu)及主要功能。

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接，提高焊縫成形質(zhì)量，焊接機(jī)器人還具備如下功能。

（1）示教功能?不同于軌道固定式機(jī)器人，移動(dòng)式機(jī)器人坐標(biāo)系的基準(zhǔn)零點(diǎn)不固定，程序的創(chuàng)建和修改要通過示教器（見圖2）進(jìn)行操作。

機(jī)器人有三種運(yùn)動(dòng)軌跡，分別為：點(diǎn)對點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)、圓弧運(yùn)動(dòng)，針對不同的焊縫路徑選擇不同的運(yùn)動(dòng)軌跡。

（2）擺焊功能?為了增大焊縫寬度。提高焊接強(qiáng)度，手工焊接操作時(shí)常常沿著焊接方向以特定角度（形狀）周期性左右搖擺焊槍。目前在我國雖然已經(jīng)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的焊接機(jī)器人系列產(chǎn)品，但卻不能批量生產(chǎn)，形成規(guī)模，有以下幾個(gè)主要原因：國內(nèi)機(jī)器人價(jià)格沒有優(yōu)勢。焊接機(jī)器人同樣具備這一擺焊功能，并可以選擇正弦型擺焊、圓型擺焊、8字形擺焊、L形擺焊等多種擺焊模式，擺焊條件設(shè)置分為頻率、振幅、右停留時(shí)間、左停留時(shí)間、角度等幾個(gè)參數(shù)。

（3）焊縫跟蹤功能?電弧傳感器可周期性對焊接電流實(shí)施監(jiān)測，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，按照事先設(shè)定的增益、偏差等參數(shù)值，對焊槍上下和左右方向進(jìn)行補(bǔ)償（見圖3）。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。這項(xiàng)功能在應(yīng)對工件出現(xiàn)加工偏差或者受熱變形等情況時(shí)非常有效，能夠及時(shí)糾正焊縫跑偏或?qū)捳灰磺闆r。

機(jī)器人焊接采用的是富混合氣體保護(hù)焊，焊接過程中出現(xiàn)的焊接缺陷一般有焊偏、咬邊、氣孔等幾種，具體分析如下：

　　(1)出現(xiàn)焊偏可能為焊接的位置不正確或焊槍尋找時(shí)出現(xiàn)問題。這時(shí)，要考慮TCP(焊槍中心點(diǎn)位置)是否準(zhǔn)確，并加以調(diào)整。如果頻繁出現(xiàn)這種情況就要檢查一下機(jī)器人各軸的零位置，重新校零予以修正。

　　(2)出現(xiàn)咬邊可能為焊接參數(shù)選擇不當(dāng)、焊槍角度或焊槍位置不對，可適當(dāng)調(diào)整功率的大小來改變焊接參數(shù)，調(diào)整焊槍的姿態(tài)以及焊槍與工件的相對位置。

　　(3)出現(xiàn)氣孔可能為氣體保護(hù)差、工件的底漆太厚或者保護(hù)氣不夠干燥，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整就可以處理。

　　(4)飛濺過多可能為焊接參數(shù)選擇不當(dāng)、氣體組分原因或焊絲外伸長度太長，可適當(dāng)調(diào)整功率的大小來改變焊接參數(shù)，調(diào)節(jié)氣體配比儀來調(diào)整混合氣體比例，調(diào)整焊槍與工件的相對位置。

電子束焊是利用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊件所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法。

電子束焊接因具有不用焊條、不易氧化、工藝重復(fù)性好及熱變形量小的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于航空航天、原子能、及、汽車和電氣電工儀表等眾多行業(yè)。

▲電子束焊接原理

電子束焊接工作原理

電子從電子槍中的發(fā)射體（陰極）逸出，在加速電壓作用下，電子被加速至光速的0.3～0.7倍，具有一定的動(dòng)能。再經(jīng)電子槍中靜電透鏡和電磁透鏡的作用，會(huì)聚成功率密度很高的電子束流。點(diǎn)焊機(jī)器人可以使用機(jī)器人的一些獨(dú)有技術(shù)進(jìn)一步對焊接時(shí)序進(jìn)行控制，使焊接效率和焊接質(zhì)量進(jìn)一步提高。這種電子束流撞擊工件表面，電子動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏菇饘傺杆偃刍驼舭l(fā)。在高壓金屬蒸氣作用下，工件表面被迅速“鉆”出一個(gè)小孔，也稱之為“匙孔”，隨著電子束與工件的相對移動(dòng)，液態(tài)金屬沿小孔周圍流向熔池后部，并冷卻凝固形成焊縫。