焊接機器人應(yīng)用技術(shù)是機器人技術(shù),、焊接技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)的融合,，焊接機器人能否在實際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，發(fā)揮其優(yōu)越性，取決于這幾方面技術(shù)的共同提高，而系統(tǒng)工程技術(shù)是機器人技術(shù)和焊接技術(shù)的粘合劑。目前,，焊接工藝正以驚人的發(fā)展速度成為工業(yè)生產(chǎn)中的主流工藝，而焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率是任何企業(yè)都不能忽視的問題,，因而焊接機器人的廣泛應(yīng)用勢在必行,。過去，由于國內(nèi)缺乏專業(yè)技術(shù)人才,，對機器人的應(yīng)用缺乏深層次的開發(fā)和利用,，使它的利用效率遠沒有很好地體現(xiàn)出來。如今,，這種狀況正在迅速地改變,。

　　機器人的特點

　　1.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。雖然它的精度不能與傳統(tǒng)的機床相比，但對于焊接生產(chǎn)而言,，機器人的重復(fù)定位精度已完成能夠勝任,。

　　從經(jīng)營角度看，設(shè)備的購入與產(chǎn)出平衡對企業(yè)來說非常重要,，加之市場的影響,，產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期相對縮短。如果采用焊接專機進行焊接生產(chǎn),，在產(chǎn)品換型時,，焊接專機很難快速地適應(yīng)產(chǎn)品的變化，從而阻礙了新產(chǎn)品的推出速度,，這種延誤ji有可能嚴重影響企業(yè)的快速發(fā)展,。采用機器人進行焊接生產(chǎn)，企業(yè)只需編制一個新程序即可實現(xiàn)新產(chǎn)品的投產(chǎn),，可使企業(yè)在市場上搶得先機,。

　　2.人機對話

　　人機對話意味著自動化程度的提高，同時也給我們帶來了效率和效益,。人機對話是“指令”和“傳感”的交流,，它的發(fā)展依賴于傳感技術(shù)的發(fā)展。目前在焊接機器人工作站上,，已經(jīng)有越來越多的各種傳感器得到使用,，比如，借助電流檢出裝置,，可以實現(xiàn)焊接過程的跟蹤;利用視覺傳感器,，可以實現(xiàn)焊縫位置的檢測。

　　3.在中國的應(yīng)用特點

　　(1)我國焊接機器人的應(yīng)用主要集中在汽車,、摩托車,、工程機械,、鐵路機車等行業(yè),。汽車是焊接機器人的大用戶，也是早的用戶,，汽車制造和汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)中的焊接機器人占全部焊接機器人的76,。在汽車行業(yè)中，點焊機器人與弧焊機器人的比例為3：2,，而其他行業(yè)大都是以弧焊機器人為主,。

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

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

　　(4)大家對機器人的理解還遠遠不夠,，一些人對它要求太高,，片面認為無論什么產(chǎn)品，它都可以進行焊接,。機器人使用的好壞代表一個企業(yè)的制造水平,，因此，企業(yè)需提高從制造水平才能滿足機器人焊接的生產(chǎn)要求,。

　　焊接機器人的應(yīng)用技術(shù)分析

　　1.機器人與焊接設(shè)備共同發(fā)展

　　焊接機器人應(yīng)用技術(shù)是機器人技術(shù),、焊接技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)的融合，焊接機器人能否在實際生產(chǎn)中得到應(yīng)用,，發(fā)揮其優(yōu)越性,，取決于這幾方面技術(shù)的共同提高，而系統(tǒng)工程技術(shù)是機器人技術(shù)和焊接技術(shù)的粘合劑,。以安川電機的MOTOMAN機器人為例,，過去幾代機器人的發(fā)展都是圍繞焊接設(shè)備完成多項焊接專用功能的開發(fā)，如焊接參數(shù)的漸變調(diào)節(jié)功能,、TIG焊接時利用擺焊同步技術(shù)進行的斷續(xù)填絲焊接功能,、弧焊傳感器(電弧跟蹤)功能及焊接實時監(jiān)控功能等，都是焊接工藝的需求促使下的開發(fā),。

　　同樣地,，焊接設(shè)備制造商為了實現(xiàn)機器人自動化焊接，在焊接電源的設(shè)計上也做了許多改進,，如,、機器人可檢出焊縫位置使用的高電壓，焊接電源做到了內(nèi)置;與機器人的通信接口方面,，現(xiàn)在許多焊機制造商都采用了方便快捷的通信接口,。

　　2.焊接機器人在提高生產(chǎn)效率方面的應(yīng)用

　　(1)提高精度，確保高速焊接

　　企業(yè)在生產(chǎn)中應(yīng)用機器人意味著追求率,、高焊接質(zhì)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高精度是高速焊接的可靠保證,。

　　MOTOMAN機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,、機器人安裝位置等因素納入運動控制計算,，大大提高了運動軌跡的精度。如，在焊接工作站中,，我們會遇到各種機器人安裝形式(如圖1a),，在每種安裝方式中，機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)置機器人對地面的角度(如圖1b),，就會克服各種安裝方式對軌跡精度造成的不利影響。

　　(2)雙機協(xié)調(diào)焊接功能

　　有時我們會遇到長形工件,，焊縫分布在工件的兩端,，若采用1臺機器人進行焊接，會出現(xiàn)因兩端不同時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臺機器人同時協(xié)調(diào)焊接的方式,，這就促生了兩臺機器人雙機協(xié)調(diào)焊接技術(shù)。在汽車后橋和消聲器的焊接中,，經(jīng)常會使用到該項技術(shù),。

　　2臺機器人對應(yīng)1個由機器人外部軸驅(qū)動的變位機，在變位機順長擺放的工件上有兩個鏡像對稱的部件,，兩條相似的環(huán)焊縫需要兩臺機器人在變位機旋轉(zhuǎn)的同時實現(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。

　　(3)點焊機器人的優(yōu)勢

　　如果說弧焊機器人的使用大大提高了焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和焊接效率,，點焊機器人則具有更多的優(yōu)勢,，帶來的經(jīng)濟效益也更加可觀，主要體現(xiàn)在：

　　a.機器人點焊時,，大多采用鉗體與變壓器一體化方式,，變壓器的容量可以減小到1/3～1/4，節(jié)約了能源,，并且地減輕了操作者繁重的體力勞動,。

　　b.點焊機器人有更多的控制方式控制焊鉗壓力和焊接條件的自動切換，針對不同打點位置可輕松實現(xiàn)獨特的焊接時序,，大大提高了打點質(zhì)量,，避免了焊點漏打,、多打及位置不準確等問題,。

　　c.點焊機器人在打點效率上的優(yōu)勢明顯，可提率8~10倍,。我們的一個上海的客戶,，設(shè)備臨時出現(xiàn)故障，由于當時工期緊，他們臨時采用手工來點焊同樣的工件,，結(jié)果4把手工焊鉗在兩個輪班只能生產(chǎn)40件,，而機器人正常生產(chǎn)時，在一個輪班就能完成90件左右,。

　　d.點焊機器人可以使用機器人的一些技術(shù)進一步對焊接時序進行準確控制,，使焊接效率和焊接質(zhì)量進一步提高。如,，電動焊鉗在機器人上的使用不僅僅是加壓方式的改變,，其優(yōu)勢更體現(xiàn)在機器人對它的行程的控制方面：①可以根據(jù)焊點的位置實現(xiàn)理想的行;②焊接過程中可以分段控制焊鉗壓力;③可以控制焊接條件輸出的時間節(jié)點;④可以運用間隙示教功能靈活選擇上電ji示教、下電ji示教方式,，大大縮短了示教時間,。

　　此外，焊接機器人的實用功能還有很多,，并已經(jīng)過實踐的檢驗,，為提高焊接生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量帶來了明顯的效果。同時,，每個機器人廠家對各種功能的開發(fā)也各有特點,，可以說，在這個舞臺上,，各種各樣的先進技術(shù)始終在不斷涌現(xiàn),，異彩紛呈。

　　焊接機器人生產(chǎn)中的質(zhì)量控制

　　焊接機器人的先進技術(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現(xiàn)高質(zhì)量的焊接生產(chǎn),。焊接機器人應(yīng)用技術(shù)是一個系統(tǒng)工程，通過近10年的工作經(jīng)驗總結(jié),，我覺得以下幾個方面的工作不容忽視：

　　1.建立并培養(yǎng)一個具有機器人技術(shù)素養(yǎng)的隊伍

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

　　(1)機器人設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)管理人員主要負責機器人系統(tǒng)設(shè)備的維護及管理,、機器人應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)和利用，以挖掘機器人的大工作能力為目的,。

　　(2)焊接工藝和機器人作業(yè)程序調(diào)試人員主要負責機器人作業(yè)程序的管理工作,，焊接機器人應(yīng)用的目的是為焊接生產(chǎn)服務(wù)，焊接工藝員對焊接品質(zhì)的把握是機器人焊接質(zhì)量的關(guān)鍵所在,，他的職責是讓機器人成為他得心應(yīng)手的工具,，把他的焊接思路完整地傳達給機器人。

　　(3)現(xiàn)場生產(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,，還需要有自己的判斷能力，并且能夠?qū)⒑附訖C器人工作過程中的表現(xiàn)準確及時地反饋給機器人設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)管理人員,，包括焊接工藝和機器人作業(yè)程序調(diào)試人員,，這樣有利于設(shè)備一旦出現(xiàn)故障時立即做出準確判斷，制訂故障解決方案,，為恢復(fù)生產(chǎn)搶得時間,。

　　2.質(zhì)量控制的管理

　　有了服務(wù)于焊接機器人的技術(shù)隊伍，就要在設(shè)備操作規(guī)程上進行嚴格的管理,，這樣不僅可以減少機器人的誤工率,，也可以保證焊接質(zhì)量。我們知道,，機器人的作業(yè)特點就是反復(fù)地再現(xiàn)一個操作流程,，如果操作流程沒有出現(xiàn)失誤，即可得到一批同樣高質(zhì)量的產(chǎn)品,。反之,，如果操作流程中出現(xiàn)了一個哪怕是很小的失誤，而且沒有及時發(fā)現(xiàn),，就會得到一批同樣低質(zhì)量的次品,，甚至是廢品。

　　3.質(zhì)量控制設(shè)備的應(yīng)用

　　與焊接機器人應(yīng)用相配套的質(zhì)量控制設(shè)備也在不斷發(fā)展,，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　(1)機器人自身的質(zhì)量控制及焊接管理的功能已經(jīng)非常完善,，如，焊接保護氣流量的監(jiān)控,、導電嘴更換時間間隔的管理等,。

　　(2)焊接夾具上，工件的檢測,、判斷等傳感器的使用在很大程度上保證了工件安裝定位的準確性,。

　　(3)專用控制設(shè)備的使用更進一步加強了焊接過程的質(zhì)量控制。如,，弧機器人焊接過程中的電流電壓監(jiān)控,、送絲速度監(jiān)控，點焊機器人的實時打點電流及時長的監(jiān)控等,。

　　焊接機器人在機器人的用途中一直占據(jù)著主導地位,，盡管近年來在國內(nèi)得到了迅速發(fā)展，但在世界范圍內(nèi)來看,，它的應(yīng)用還處于發(fā)展上升期,，我們要做的工作還很多。如何引進國外成熟的機器人應(yīng)用技術(shù)為我們所用,，如何在焊接質(zhì)量控制上與國外接軌,，如何培養(yǎng)國內(nèi)的焊接機器人市場等一系列問題都等待著我們進一步努力。

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