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

焊接機器人

　　機器人的特點

　　1.柔性

　　機器人是數控立體作業機床，具有六個自由度，不僅可以實現焊槍位置的可達性，還可以實現焊槍的角度變化。雖然它的精度不能與傳統的機床相比，但對于焊接生產而言，機器人的重復定位精度已完成能夠勝任。

　　從經營角度看，設備的購入與產出平衡對企業來說非常重要，加之市場的影響，產品的更新換代周期相對縮短。如果采用焊接專機進行焊接生產，在產品換型時，焊接專機很難快速地適應產品的變化，從而阻礙了新產品的推出速度，這種延誤極有可能嚴重影響企業的快速發展。采用機器人進行焊接生產，企業只需編制一個新程序即可實現新產品的投產，可使企業在市場上搶得先機。

　　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，它的發展依賴于傳感技術的發展。目前在焊接機器人工作站上，已經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，可以實現焊接過程的跟蹤；利用視覺傳感器，可以實現焊縫位置的檢測。

　　3.在中國的應用特點

　?。?）我國焊接機器人的應用主要集中在汽車、摩托車、工程機械、鐵路機車等行業。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企業中的焊接機器人占全部焊接機器人的76%。在汽車行業中，點焊機器人與弧焊機器人的比例為3：2，而其他行業大都是以弧焊機器人為主。

　?。?）20世紀90年代以來，先進技術、生產設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?；a，國外焊接機器人大量進入中國。

　　（3）我國的焊接裝備水平、前后道工序設備的制造水平及系統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其它行業的發展。

　?。?）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品，它都可以進行焊接。機器人使用的好壞代表一個企業的制造水平，因此，企業提高從制造水平才能滿足機器人焊接的生產要求。

焊接機器人的應用技術分析

　　1.機器人與焊接設備共同發展

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

　　同樣地，焊接設備制造商為了實現機器人自動化焊接，在焊接電源的設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，焊接電源做到了內置；與機器人的通信接口方面，現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效率方面的應用

　?。?）提高精度，確保高速焊接

　　企業在生產中應用機器人意味著追求高效率、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，應用ARM（AdvancedRobotMotion）控制技術將各軸的慣性矩、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。

焊接機器人

　?。?）雙機協調焊接功能

　　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臺機器人同時協調焊接的方式，這就促生了兩臺機器人雙機協調焊接技術。在汽車后橋和消聲器的焊接中，經常會使用到該項技術。

　　2臺機器人對應1個由機器人外部軸驅動的變位機，在變位機順長擺放的工件上有兩個鏡像對稱的部件，兩條相似的環焊縫需要兩臺機器人在變位機旋轉的同時實現同步協調焊接，通過這種方式可以將焊接生產的效率提高1倍。

　　（3）點焊機器人的優勢

　　如果說弧焊機器人的使用大大提高了焊接質量的穩定性和焊接效率，點焊機器人則具有更多的優勢，帶來的經濟效益也更加可觀，主要體現在：

　　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，節約了能源，并且極大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獨特的焊接時序，大大提高了打點質量，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勢明顯，可提高效率8~10倍。我們的一個上海的客戶，設備臨時出現故障，由于當時工期緊，他們臨時采用手工來點焊同樣的工件，結果4把手工焊鉗在兩個輪班只能生產40件，而機器人正常生產時，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。如，電動焊鉗在機器人上的使用不僅僅是加壓方式的改變，其優勢更體現在機器人對它的行程的控制方面：①可以根據焊點的位置實現理想的行程；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點；④可以運用間隙示教功能靈活選擇上電極示教、下電極示教方式，大大縮短了示教時間。

焊接機器人

　　此外，焊接機器人的實用功能還有很多，并已經過實踐的檢驗，為提高焊接生產效率和焊接質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也各有特點，可以說，在這個舞臺上，各種各樣的先進技術始終在不斷涌現，異彩紛呈。

　　焊接機器人生產中的質量控制

　　焊接機器人的先進技術為我們提供了很好的生產工具，但這并不意味著我們一定可以實現高質量的焊接生產。焊接機器人應用技術是一個系統工程，通過近10年的工作經驗總結，我覺得以下幾個方面的工作不容忽視：

　　1.建立并培養一個具有機器人技術素養的隊伍

　　焊接機器人工程是機電一體化技術的濃縮，其中包含了機器人技術、自動化控制技術、焊接技術等。期望一個企業培養的技術人才是不現實的，但是焊接機器人的應用狀況又確實與這些人的技術素養相關。所以，我認為機器人用戶可以建立一個服務于機器人應用的隊伍，在這個隊伍中，可以分為機器人設備及應用技術管理、焊接工藝和機器人作業程序調試及現場生產操作等幾類人員，各司其職，各負其責。

　?。?）機器人設備及應用技術管理人員主要負責機器人系統設備的維護及管理、機器人應用技術的開發和利用，以挖掘機器人的大工作能力為目的。

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

　?。?）現場生產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，要有自己的判斷能力，并且能夠將焊接機器人工作過程中的表現準確及時地反饋給機器人設備及應用技術管理人員，包括焊接工藝和機器人作業程序調試人員，這樣有利于設備一旦出現故障時立即做出準確判斷，制訂故障解決方案，為恢復生產搶得時間。

　　2.質量控制的管理

　　有了服務于焊接機器人的技術隊伍，就要在設備操作規程上進行嚴格的管理，這樣不僅可以減少機器人的誤工率，也可以保證焊接質量。我們知道，機器人的作業特點就是反復地再現一個操作流程，如果操作流程沒有出現失誤，即可得到一批同樣高質量的產品。反之，如果操作流程中出現了一個哪怕是很小的失誤，而且沒有及時發現，就會得到一批同樣低質量的次品，甚至是廢品。

　　3.質量控制設備的應用

　　與焊接機器人應用相配套的質量控制設備也在不斷發展，主要體現在以下幾個方面：

　　（1）機器人自身的質量控制及焊接管理的功能已經非常完善，如，焊接保護氣流量的監控、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。

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

　　焊接機器人在機器人的用途中一直占據著主導地位，盡管近年來在國內得到了迅速發展，但在世界范圍內來看，它的應用還處于發展上升期，我們要做的工作還很多。如何引進國外成熟的機器人應用技術為我們所用，如何在焊接質量控制上與國外接軌，如何培養國內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。

焊接機器人