焊接機(jī)器人的應(yīng)用

焊接機(jī)器人在提高生產(chǎn)效率方面的應(yīng)用

（1）提升精度，確保高速焊接

企業(yè)在生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)器人意味著追求效率、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精度是高速焊接的可靠保證。

機(jī)器人在新一代控制器NX100中，應(yīng)用ARM（AdvancedRobotMotion）控制技術(shù)將各軸的慣性矩、重力矩、機(jī)器人安裝位置等因素納入運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算，大大提高了運(yùn)動(dòng)軌跡的精度。如，在焊接工作站中，我們會(huì)遇到各種機(jī)器人安裝形式（如圖1a），在每種安裝方式中，機(jī)器人各軸所受的重力矩各不相同，我們只要在ARM控制中正確地設(shè)置機(jī)器人對地面的角度（如圖1b），就會(huì)克服各種安裝方式對軌跡精度造成的不利影響。

（2）雙機(jī)協(xié)調(diào)焊接功能

有時(shí)我們會(huì)遇到長形工件，焊縫分布在工件的兩端，若采用1臺(tái)機(jī)器人進(jìn)行焊接，會(huì)出現(xiàn)因兩端不同時(shí)焊接而造成焊接變形不一致，從而使工件在長度方向上扭轉(zhuǎn)變形，焊接后的工件難以符合尺寸要求。針對這種類型的工件，我們常采用2臺(tái)機(jī)器人同時(shí)協(xié)調(diào)焊接的方式，這就促生了兩臺(tái)機(jī)器人雙機(jī)協(xié)調(diào)焊接技術(shù)。在汽車后橋和消聲器的焊接中，經(jīng)常會(huì)使用到該項(xiàng)技術(shù)。

2臺(tái)機(jī)器人對應(yīng)1個(gè)由機(jī)器人外部軸驅(qū)動(dòng)的變位機(jī)，在變位機(jī)順長擺放的工件上有兩個(gè)鏡像對稱的部件，兩條相似的環(huán)焊縫需要兩臺(tái)機(jī)器人在變位機(jī)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)同步協(xié)調(diào)焊接，通過這種方式可以將焊接生產(chǎn)的效率提高1倍。

工控計(jì)算機(jī)在全自動(dòng)焊接機(jī)器人中的應(yīng)用

隨著電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控及機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)焊接機(jī)器人從60年開始用于生產(chǎn)以來，其技術(shù)已日益成熟，特別是智能制造的興起，使得自動(dòng)焊接機(jī)器人市場增速不斷加快。

自動(dòng)焊接機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人中市場規(guī)模增速較快之一。它主要由機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分組成，通過機(jī)器人本體、嵌入式計(jì)算機(jī)控制軟硬件、傳感系統(tǒng)及其他焊接裝置組成，適用于高質(zhì)量、精度的以轉(zhuǎn)軸的各類工件焊接，可有效降低對工人操作技術(shù)的要求，將焊接質(zhì)量數(shù)字化，更可控，從而提高企業(yè)勞動(dòng)效率與經(jīng)濟(jì)效益，目前已在電力、機(jī)械、汽車、海洋工程裝備等多行業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

在新一代全自動(dòng)焊接機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，它搭載智能工控硬件，支持24小時(shí)不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)，焊接速度遠(yuǎn)超于人工；只要主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)給出焊接參數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡，機(jī)器人就能精準(zhǔn)重復(fù)此動(dòng)作，保證焊接速度與質(zhì)量的均一性；利用AI傳感器及其他智能軟硬件，還支持故障實(shí)時(shí)預(yù)警、問題自檢等功能，從而保證設(shè)備在加工過程中的穩(wěn)定運(yùn)行，有效延長設(shè)備使用周期。據(jù)悉，自2017~2019年國內(nèi)對于焊接機(jī)器人的需求量逐年大幅增加，特別是工程機(jī)械、汽車制造、城市建設(shè)等的蓬勃發(fā)展，間接帶動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人需求高漲。龐大的工業(yè)生產(chǎn)負(fù)載及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型等，都給焊接機(jī)器人的性能與運(yùn)算速度等提出了更高的要求，必須有高品質(zhì)、性能的智能工控硬件擔(dān)當(dāng)其技術(shù)載體，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的應(yīng)用。

焊接產(chǎn)品比鉚接件、鑄件和鍛件重量輕，對于交通運(yùn)輸工具來說可以減輕自重，節(jié)約能量。焊接的密封性好，適于制造各類容器。發(fā)展聯(lián)合加工工藝，使焊接與鍛造、鑄造相結(jié)合，可以制成大型、經(jīng)濟(jì)合理的鑄焊結(jié)構(gòu)和鍛焊結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)效益很高。采用焊接工藝能有效利用材料，焊接結(jié)構(gòu)可以在不同部位采用不同性能的材料，充分發(fā)揮各種材料的特長，達(dá)到經(jīng)濟(jì)。焊接已成為現(xiàn)代工業(yè)中一種不可缺少，而且日益重要的加工工藝方法。

在近代的金屬加工中，焊接比鑄造、鍛壓工藝發(fā)展較晚，但發(fā)展速度很快。焊接結(jié)構(gòu)的重量約占鋼材產(chǎn)量的45%，鋁和鋁合金焊接結(jié)構(gòu)的比重也不斷增加。

未來的焊接工藝，一方面要研制新的焊接方法、焊接設(shè)備和焊接材料，以進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和安全可靠性，如改進(jìn)現(xiàn)有電弧、等離子弧、電子束、激光等焊接能源；運(yùn)用電子技術(shù)和控制技術(shù)，改善電弧的工藝性能，研制可靠輕巧的電弧跟蹤方法。

另一方面要提高焊接機(jī)械化和自動(dòng)化水平，如焊機(jī)實(shí)現(xiàn)程序控制、數(shù)字控制；研制從準(zhǔn)備工序、焊接到質(zhì)量監(jiān)控全部過程自動(dòng)化的專用焊機(jī)；在自動(dòng)焊接生產(chǎn)線上，推廣、擴(kuò)大數(shù)控的焊接機(jī)械手和焊接機(jī)器人，可以提高焊接生產(chǎn)水平，改善焊接衛(wèi)生安全條件。