?我國焊接機器人的應用狀況

       我國開發(fā)工業(yè)機器人晚于美國和日本，起于20世紀70年代，早期是大學和科研院所的自發(fā)性的研究。到80年代中期，全國沒有一臺工業(yè)機器人問世。而人工焊接時，焊接速度、干伸長等都是變化的，因此很難做到質量的均一性。而在國外，工業(yè)機器人已經(jīng)是個非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，在汽車行業(yè)得到了廣泛的應用。鑒于當時的國內外形勢，國家“七五”攻關計劃將工業(yè)機器人的開發(fā)列入了計劃，對工業(yè)機器人進行了攻關，特別是把應用作為考核的重要內容，這樣就把機器人技術和用戶緊密結合起來，使中國機器人在起步階段就瞄準了實用化的方向。

      與此同時于1986年將發(fā)展機器人列入國家“863”高科技計劃。在國家“863”計劃實施五周年之際，鄧同志提出了“發(fā)展高科技，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”的目標。在國內市場發(fā)展的推動下，以及對機器人技術研究的技術儲備的基礎上，863主題專家組及時對主攻方向進行了調整和延伸，將工業(yè)機器人及應用工程作為研究開發(fā)重點之一，提出了以應用帶動關鍵技術和基礎研究的發(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，我國焊接機器人的研究在基礎技術、控制技術、關鍵元器件等方面取得了重大進展，并已進入使用化階段，形成了點焊、弧焊機器人系列產(chǎn)品，能夠實現(xiàn)小批量生產(chǎn)。（1）提，確保高速焊接企業(yè)在生產(chǎn)中應用機器人意味著追求、高焊接質量，因此各機器人廠家都在焊接速度上尋求突破，而機器人在軌跡控制上的是高速焊接的可靠保證。我國焊接機器人的應用主要集中在汽車、摩托車、工程機械、鐵路機車等幾個主要行業(yè)。汽車是焊接機器人的用戶，也是早用戶。早在70年代末，上海電焊機廠與上海電動工具研究所，合作研制的直角坐標機械手，成功地應用于上海牌轎車底盤的焊接。“一汽”是我國早引進焊接機器人的企業(yè)，1984起先后從KUKA公司引進了3臺點焊機器人，用于當時“牌”轎車的車身焊接和“解放牌”車身頂蓋的焊接。1986年成功將焊接機器人應用于前圍總成的焊接，并于1988年開發(fā)了機器人車身總焊線。

原來焊接機器人在鋼結構焊接中就是這么干的

1. 概述

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

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

焊接機器人構造及功能

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

為了實現(xiàn)自動化焊接，提高焊縫成形質量，焊接機器人還具備如下功能。

（1）示教功能?不同于軌道固定式機器人，移動式機器人坐標系的基準零點不固定，程序的創(chuàng)建和修改要通過示教器（見圖2）進行操作。

機器人有三種運動軌跡，分別為：點對點運動、直線運動、圓弧運動，針對不同的焊縫路徑選擇不同的運動軌跡。

（2）擺焊功能?為了增大焊縫寬度。提高焊接強度，手工焊接操作時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)權的焊接機器人系列產(chǎn)品，但卻不能批量生產(chǎn)，形成規(guī)模，有以下幾個主要原因：國內機器人價格沒有優(yōu)勢。焊接機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，擺焊條件設置分為頻率、振幅、右停留時間、左停留時間、角度等幾個參數(shù)。

（3）焊縫跟蹤功能?電弧傳感器可周期性對焊接電流實施監(jiān)測，并與設定值進行比較，按照事先設定的增益、偏差等參數(shù)值，對焊槍上下和左右方向進行補償（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果起決定作用。這項功能在應對工件出現(xiàn)加工偏差或者受熱變形等情況時非常有效，能夠及時糾正焊縫跑偏或寬窄不一情況。

機器人焊接采用的是富混合氣體保護焊，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出現(xiàn)問題。這時，要考慮TCP(焊槍中心點位置)是否準確，并加以調整。如果頻繁出現(xiàn)這種情況就要檢查一下機器人各軸的零位置，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、焊槍角度或焊槍位置不對，可適當調整功率的大小來改變焊接參數(shù)，調整焊槍的姿態(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差、工件的底漆太厚或者保護氣不夠干燥，進行相應的調整就可以處理。

　　(4)飛濺過多可能為焊接參數(shù)選擇不當、氣體組分原因或焊絲外伸長度太長，可適當調整功率的大小來改變焊接參數(shù)，調節(jié)氣體配比儀來調整混合氣體比例，調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、工藝重復性好及熱變形量小的優(yōu)點而廣泛應用于航空航天、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，具有一定的動能。再經(jīng)電子槍中靜電透鏡和電磁透鏡的作用，會聚成功率密度很高的電子束流。點焊機器人可以使用機器人的一些獨有技術進一步對焊接時序進行控制，使焊接效率和焊接質量進一步提高。這種電子束流撞擊工件表面，電子動能轉變?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”出一個小孔，也稱之為“匙孔”，隨著電子束與工件的相對移動，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。