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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。（1）提，確保高速焊接企業在生產中應用機器人意味著追求、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是高速焊接的可靠保證。

　　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。

焊接機器人之所以能夠占據整個工業機器人總量的40%以上，與焊接這個特殊的行業有關，焊接作為工業“裁縫”，是工業生產中非常重要的加工手段，同時由于焊接、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的工作環境又非常惡劣，焊接質量的好壞對產品質量起決定性的影響。在國家“863”計劃實施五周年之際，鄧同志提出了“發展高科技，實現產業化”的目標。

穩定和提高焊接質量，保證其均一性。焊接參數如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長度等對焊接結果起決定作用。采用機器人焊接時對于每條焊縫的焊接參數都是恒定的，焊縫質量受人的因素影響較小，降低了對工人操作技術的要求，因此焊接質量是穩定的。而人工焊接時，焊接速度、干伸長等都是變化的，因此很難做到質量的均一性。機器人使用的好壞代表一個企業的制造水平，因此，企業必須提高從制造水平才能滿足機器人焊接的生產要求。

點焊對焊接機器人的要求不是很高。因為點焊只需點位控制，至于焊鉗在點與點之間的移動軌跡沒有嚴格要求，這也是機器人早只能用于點焊的原因。焊縫搜索是利用一次或多次搜索定位焊縫，在焊接前平移機器人的編程路徑，確保焊縫地熔敷在接頭上的過程。點焊用機器人不僅要有足夠的負載能力，而且在點與點之間移位時速度要快捷，動作要平穩，定位要準確，以減少移位的時間，提

高工作效率。點焊機器人需要有多大的負載能力，取決于所用的焊鉗形式。對于用與變壓器分離的焊鉗，30～45kg負載的機器人就足夠了。但是，這種焊鉗一方面由于二次電纜線長，電能損耗大，也不利于機器人將焊鉗伸入工件內部焊接；另一方面電纜線隨機器人運動而不停擺動，電纜的損壞較快。因此，目前逐漸增多采用一體式焊鉗。這種焊鉗連同變壓器質量在70kg左右。考慮到機器人要有足夠的負載能力，能以較大的加速度將焊鉗送到空間位置進行焊接，一般都選用100～150kg負載的重型機器人。為了適應連續點焊時焊鉗短距離快速移位的要求。新的重型機器人增加了可在0.3s內完成50mm位移的功能。以汽車為代表的下業景氣度下行，各廠商面臨成本與增長的雙重壓力，對于設備的投資呈觀望狀態，市場缺乏“確定性”的主基調，導致機器人需求放緩。這對電機的性能，微機的運算速度和算法都提出更高的要求。

電子束焊是利用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊件所產生的熱能進行焊接的方法。

電子束焊接因具有不用焊條、不易氧化、工藝重復性好及熱變形量小的優點而廣泛應用于航空航天、原子能、及、汽車和電氣電工儀表等眾多行業。

▲電子束焊接原理

電子束焊接工作原理

電子從電子槍中的發射體（陰極）逸出，在加速電壓作用下，電子被加速至光速的0.3～0.7倍，具有一定的動能。再經電子槍中靜電透鏡和電磁透鏡的作用，會聚成功率密度很高的電子束流。這種電子束流撞擊工件表面，電子動能轉變為熱能而使金屬迅速熔化和蒸發。在高壓金屬蒸氣作用下，工件表面被迅速“鉆”出一個小孔，也稱之為“匙孔”，隨著電子束與工件的相對移動，液態金屬沿小孔周圍流向熔池后部，并冷卻凝固形成焊縫。對于自主焊接來說，傳感器感知外部環境的變化通知機器人，機器人實時調整工作狀態，以適應環境的變化這一點對于焊接來說尤為重要。