焊接機(jī)器人的在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用特點(diǎn)

在中國(guó)的應(yīng)用特點(diǎn)

　?。?）我國(guó)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)車等行業(yè)。汽車是焊接機(jī)器人的用戶，也是早的用戶，汽車制造和汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)中的焊接機(jī)器人占全部焊接機(jī)器人的76%。我們的一個(gè)上海的客戶，設(shè)備臨時(shí)出現(xiàn)故障，由于當(dāng)時(shí)工期緊，他們臨時(shí)采用手工來(lái)點(diǎn)焊同樣的工件，結(jié)果4把手工焊鉗在兩個(gè)輪班只能生產(chǎn)40件，而機(jī)器人正常生產(chǎn)時(shí)，在一個(gè)輪班就能完成90件左右。在汽車行業(yè)中，點(diǎn)焊機(jī)器人與弧焊機(jī)器人的比例為3：2，而其他行業(yè)大都是以弧焊機(jī)器人為主。

　　（2）20世紀(jì)90年代以來(lái)，先進(jìn)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備及工藝裝備的引進(jìn)使我國(guó)的汽車制造水平訊速提高到規(guī)?；a(chǎn)，國(guó)外焊接機(jī)器人大量進(jìn)入中國(guó)。

（3）我國(guó)的焊接裝備水平、前后道工序設(shè)備的制造水平及系統(tǒng)集成能力與國(guó)外仍然存在很大差距，這直接制約了機(jī)器人在國(guó)內(nèi)其它行業(yè)的發(fā)展。

　?。?）大家對(duì)機(jī)器人的理解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，一些人對(duì)它要求太高，片面認(rèn)為無(wú)論什么產(chǎn)品，它都可以進(jìn)行焊接。機(jī)器人使用的好壞代表一個(gè)企業(yè)的制造水平，因此，企業(yè)必須提高從制造水平才能滿足機(jī)器人焊接的生產(chǎn)要求。

焊接機(jī)器人生產(chǎn)中的質(zhì)量控制

　　焊接機(jī)器人的先進(jìn)技術(shù)為我們提供了很好的生產(chǎn)工具，但這并不意味著我們一定可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的焊接生產(chǎn)。焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，通過(guò)近10年的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，我覺得以下幾個(gè)方面的工作不容忽視：

　　建立并培養(yǎng)一個(gè)具有機(jī)器人技術(shù)素養(yǎng)的隊(duì)伍

　　焊接機(jī)器人工程是機(jī)電一體化技術(shù)的濃縮，其中包含了機(jī)器人技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、焊接技術(shù)等。期望一個(gè)企業(yè)培養(yǎng)的技術(shù)人才是不現(xiàn)實(shí)的，但是焊接機(jī)器人的應(yīng)用狀況又確實(shí)與這些人的技術(shù)素養(yǎng)相關(guān)。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。所以，我認(rèn)為機(jī)器人用戶可以建立一個(gè)服務(wù)于機(jī)器人應(yīng)用的隊(duì)伍，在這個(gè)隊(duì)伍中，可以分為機(jī)器人設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)管理、焊接工藝和機(jī)器人作業(yè)程序調(diào)試及現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)操作等幾類人員，各司其職，各負(fù)其責(zé)。

　?。?）機(jī)器人設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)管理人員主要負(fù)責(zé)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)及管理、機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)和利用，以挖掘機(jī)器人的工作能力為目的。

　?。?）焊接工藝和機(jī)器人作業(yè)程序調(diào)試人員主要負(fù)責(zé)機(jī)器人作業(yè)程序的管理工作，焊接機(jī)器人應(yīng)用的目的是為焊接生產(chǎn)服務(wù)，焊接工藝員對(duì)焊接品質(zhì)的把握是機(jī)器人焊接質(zhì)量的關(guān)鍵所在，他的職責(zé)是讓機(jī)器人成為他得心應(yīng)手的工具，把他的焊接思路完整地傳達(dá)給機(jī)器人。而焊完一點(diǎn)后，焊鉗一邊張開，機(jī)器人就可以一邊位移，不必等機(jī)器人到位后，焊鉗才閉合或焊鉗完全張開后機(jī)器人再移動(dòng)。

　?。?）現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)操作人員的主要工作雖然是裝卸工件，但僅有這些是不夠的，還必須要有自己的判斷能力，并且能夠?qū)⒑附訖C(jī)器人工作過(guò)程中的表現(xiàn)準(zhǔn)確及時(shí)地反饋給機(jī)器人設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)管理人員，包括焊接工藝和機(jī)器人作業(yè)程序調(diào)試人員，這樣有利于設(shè)備一旦出現(xiàn)故障時(shí)立即做出準(zhǔn)確判斷，制訂故障解決方案，為恢復(fù)生產(chǎn)搶得時(shí)間?！耙黄笔俏覈?guó)早引進(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。

焊接機(jī)器人工作站上使用主要為了實(shí)現(xiàn)三類功能

目前， 這類激光傳感器在焊接機(jī)器人工作站上使用主要為了實(shí)現(xiàn)三類功能：

（ 1 ） 初始焊位引導(dǎo)， 也稱為焊縫搜索或接頭搜索。由于裝配誤差， 可能引起焊縫位置的變化。特別是我國(guó)在研制機(jī)器人的初期，沒有同步發(fā)展相應(yīng)的零部件產(chǎn)業(yè)，如伺服電機(jī)、減速機(jī)等需要進(jìn)口，使價(jià)格難以降低，所以機(jī)器人生產(chǎn)成本降不下來(lái)。此時(shí)如果仍然按照原示教結(jié)果進(jìn)行焊接， 可能會(huì)出現(xiàn)焊偏現(xiàn)象。焊縫搜索是利用一次或多次搜索定位焊縫， 在焊接前平移機(jī)器人的編程路徑， 確保焊縫地熔敷在接頭上的過(guò)程。用于焊接機(jī)器人的焊縫搜索定位系統(tǒng)， 包括點(diǎn)式及條紋式的激光傳感器，適用于不同項(xiàng)目需求。

（ 2 ） 焊接過(guò)程中對(duì)焊縫實(shí)時(shí)跟蹤。焊縫跟蹤也稱為接頭跟蹤， 是指在焊接位置前方進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。焊接機(jī)器人作為工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用為典型的代表，在制造業(yè)生產(chǎn)中扮演著非常重要的角色。這不僅可以校正機(jī)器人或?qū)C(jī)的軌跡， 而且可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制， 例如通過(guò)調(diào)整電壓、 送絲速度或行走速度來(lái)改變焊縫成形。利用激光焊縫跟蹤傳感器在焊槍之前實(shí)時(shí)地檢測(cè)焊縫三維空間位置和曲面曲率， 并將此信息發(fā)送給機(jī)器人控制器， 引導(dǎo)焊槍移動(dòng)。

（ 3 ） 焊后質(zhì)量檢測(cè)。利用激光傳感器的三維信息獲取能力， 可以對(duì)焊后的焊縫成形質(zhì)量和缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)成形不良、 咬邊等缺陷。

值得注意的是， 目前一些機(jī)器人廠商， 如 OTC ，MOTOMAN 等， 已經(jīng)開始著手研制用于所產(chǎn)機(jī)器人的激光焊縫跟蹤傳感器。將來(lái)焊縫跟蹤激光傳感器將與焊接機(jī)器人協(xié)同工作得更好。先進(jìn)的激光焊縫跟蹤傳感器不僅能夠感知被測(cè)點(diǎn)的三維位置， 還能夠擬合出工件的曲率， 從而不僅調(diào)節(jié)焊槍位置， 還可以幫助調(diào)節(jié)焊槍姿態(tài)， 如圖 4 所示。值得注意的是，目前一些機(jī)器人廠商，如OTC，MOTOMAN等，已經(jīng)開始著手研制用于所產(chǎn)機(jī)器人的激光焊縫跟蹤傳感器。這樣在激光焊縫跟蹤傳感器的幫助下， 有可能完全省去示教步驟， 從而大大提高工作效率。目前， 焊縫跟蹤傳感器還是非?；钴S的領(lǐng)域之一， 多條紋激光光源、 錐形激光光源等都有研究和應(yīng)用。所適用的焊接過(guò)程也從原來(lái)的單道焊接擴(kuò)展到多層多道焊的焊縫跟蹤， 對(duì)于高反光的鋁合金材料焊接， 也能夠?qū)崿F(xiàn)有效跟蹤。

焊接機(jī)器人在高速列車生產(chǎn)中的應(yīng)用前景

隨著智能制造計(jì)劃的推進(jìn)， 工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中的應(yīng)用將會(huì)飛速發(fā)展。實(shí)際上， 近年來(lái)我國(guó)每年新裝機(jī)器人的臺(tái)套數(shù)都在以 50％/ 年的速度在增長(zhǎng)。歸納起來(lái)采用焊接機(jī)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。隨著機(jī)器人售價(jià)的降低和人工成本的增加， 使用機(jī)器人所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益越來(lái)越驅(qū)動(dòng)企業(yè)使用機(jī)器人進(jìn)行焊接。另一方面， 機(jī)器人的性能大幅提高，經(jīng)過(guò)了幾十年的積累， 機(jī)器人廠商已經(jīng)能夠針對(duì)不同的產(chǎn)品形式提供成套的設(shè)備， 包括機(jī)器人本體、變位機(jī)、 離線編程系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)等， 大大降低了用戶使用機(jī)器人的難度。

在高速列車生產(chǎn)中， 北車集團(tuán)已經(jīng)采用多套機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行鋁合金車體的焊接， 其轉(zhuǎn)向架的焊接已經(jīng)可用焊接機(jī)器人來(lái)完成。由于復(fù)雜的形狀和嚴(yán)格的質(zhì)量要求， 轉(zhuǎn)向架是另一種采用弧焊很難焊接的工件。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。為了獲得規(guī)定的熔透， 焊縫的定位要求非常關(guān)鍵。采用裝有視覺系統(tǒng)的機(jī)器人已用于焊接這些工件， 其中所用的機(jī)器人帶有焊接參數(shù)自適應(yīng)控制的功能。

可以預(yù)見， 在高速列車生產(chǎn)中采用機(jī)器人焊接無(wú)疑可以提高產(chǎn)品質(zhì)量， 為實(shí)現(xiàn)智能制造奠定基礎(chǔ)。