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焊接機器人在推動焊接自動化的發(fā)展趨勢
本文對在自動化生產(chǎn)的優(yōu)勢、焊接機器人系統(tǒng)的發(fā)展、焊接機器人自動化應用的問題與解決、焊接機器人在工業(yè)中的應用實例四個方面做了簡單的介紹。
1、焊接機器人在自動化生產(chǎn)的優(yōu)勢
機器人從誕生到現(xiàn)在，使用多的是在焊接領域。據(jù)統(tǒng)計，到2007年底全世界在役的焊接機器人安裝總量已接近4O萬臺。焊接機器人作為一種先進的焊接設備，其應用得到了大力的推廣，是使我國焊接業(yè)進入自動化時代的一個重要標志。
隨著科技水平的進步，人們對焊接質(zhì)量的要求也越來越高。自動化生產(chǎn)要求減少人力，提高產(chǎn)品一致性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更適合大批量生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。而人工焊接時，由于受到技術水平、疲勞程度、責任心、生理極限等客觀和主觀因素的應影響，難以較長時間保持焊接工作的穩(wěn)定性和一致性。而且，由于焊接惡劣的工作條件，愿意從事手工焊接的人在減少，熟練的技術工人更有短缺的趨勢?？梢哉f，焊接機器人很大程度上滿足了焊接自動化的要求，自動化生產(chǎn)方面的優(yōu)勢可以總結為以下幾條：
（1）穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，保證其均一性。焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度和干伸長量等對焊接結果有著決定作用。采用機器人焊接時，每條焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊縫質(zhì)量受人為因素影響較小，降低了對工人操作技術的要求，因此焊接質(zhì)量穩(wěn)定。而人工焊接時，焊接速度、干伸長量等都是變化的，很難做到質(zhì)量的均一性。
?。?）產(chǎn)品周期明確，容易控制產(chǎn)品產(chǎn)量。機器人的生產(chǎn)節(jié)拍是同定的，因此安排生產(chǎn)計劃非常明確。
?。?）提高勞動生產(chǎn)率。機器人可24h連續(xù)生產(chǎn)。隨著高速高效焊接技術的應用，采用機器人焊接，效率提高得更為明顯。
（4）改善了勞動條件。采用機器人焊接，工人只需要裝卸工件，遠離了焊接弧光、炯霧和飛濺等。對于點焊來說，工人無需搬運笨重的手工焊鉗，使工人從高強度的體力勞動中解脫出來。
?。?）縮短產(chǎn)品改型換代的周期，減小相應的設備投資?？蓪崿F(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動化。機器人與專機的大區(qū)別就是可以通過修改程序以適應不同工件的生產(chǎn)。
2、系統(tǒng)的發(fā)展
電子技術、計算機技術、數(shù)控及的發(fā)展為焊接過程的自動化提供了有利的條件，并己滲透到焊接的各個領域。從嚴格意義上講，焊接是一個焊接機器人系統(tǒng)或工作站，包括機器人本體、機器人控制柜、焊機系統(tǒng)及送絲單元、變位機、裝等部件。典型的焊接機器人系統(tǒng)有三種形式：焊接機器人工作站、焊接機器人生產(chǎn)線、焊接專機。焊接機器人工作站一般適用于中、小批量生產(chǎn)，被焊工件的焊縫可以短而多，形狀較復雜；焊接機器人生產(chǎn)線特別適合在產(chǎn)品品種多，每批數(shù)量又很少的情況下采用；焊接專機適用于批量大、改型慢的產(chǎn)品，對焊縫數(shù)量較少，焊縫較長，形狀規(guī)則的工件也較為適用。選用哪種自動化焊接生產(chǎn)形式，需根據(jù)企業(yè)的實際情況而定。
近年來，弧焊逆變器的技術已趨于成熟，機器人專用弧焊逆變電源大多為單片微機控制的IGBT弧焊逆變器，并配以精細的波形控制和模糊控制技術，工作頻率20-50kHz，高可達220kHz。焊接系統(tǒng)具有優(yōu)良的動特性，適合機器人自動化和智能化焊接。弧焊電源的發(fā)展不斷向著數(shù)字化方向邁進，焊接機器人焊接電源的發(fā)展方向是采用全數(shù)字化焊機。這種焊接電源的大特點是焊接參數(shù)穩(wěn)定，受網(wǎng)絡電壓波動、溫升、元器件老化等因素的影響很小，具有較高的重復性，焊接質(zhì)量穩(wěn)定、成形良好，加之DSP的響應速度快，可以根據(jù)主控制系統(tǒng)的指令（給定值）精確控制逆變電源的輸出，使之具有輸出多種電流波形和弧壓高速穩(wěn)定調(diào)節(jié)的功能，可以滿足多種焊接方法對電源的要求。
3、焊接機器人自動化應用的問題與解決
目前應用中的焊接機器人仍然是“示教再現(xiàn)型”，其焊接路徑和工藝參數(shù)是預先設置的，對作業(yè)條件的一致性要求非常嚴格，并且在焊接過程中缺少對外部信息傳感反饋和實時調(diào)節(jié)的功能。然而，實際焊接過程中的環(huán)境和條件的變化是不可避免的，如焊接工件加工和裝配誤差造成接頭位置、焊縫間隙和尺寸的分散性，示教軌跡與實際焊縫的差異、焊接過程中熱變形、熔透及焊縫成形不穩(wěn)定等因素都會引起焊接質(zhì)量的波動，并導致焊接缺陷的產(chǎn)生。為了克服焊接過程中各種不確定性因素對精密焊接質(zhì)量的影響，迫切需要采用信息反饋、智能控制等技術提高現(xiàn)行焊接機器人的適應性或智能化水平，使之能實現(xiàn)初始焊位識別與自主導引、實時焊縫糾偏與跟蹤，焊接熔池動態(tài)特征信息獲取、工藝參數(shù)自適應調(diào)節(jié)和焊縫成形的實時控制，即實現(xiàn)機器人焊接過程的自主智能控制，從而彌補焊接機器人在自動焊接方面的不足。
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