?我國(guó)焊接機(jī)器人的應(yīng)用狀況

       我國(guó)開發(fā)工業(yè)機(jī)器人晚于美國(guó)和日本，起于20世紀(jì)70年代，早期是大學(xué)和科研院所的自發(fā)性的研究。雖然它的精度不能與傳統(tǒng)的機(jī)床相比，但對(duì)于焊接生產(chǎn)而言，機(jī)器人的重復(fù)定位精度已完成能夠勝任。到80年代中期，全國(guó)沒(méi)有一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問(wèn)世。而在國(guó)外，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)是個(gè)非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，在汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。鑒于當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)外形勢(shì)，國(guó)家“七五”攻關(guān)計(jì)劃將工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)列入了計(jì)劃，對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了攻關(guān)，特別是把應(yīng)用作為考核的重要內(nèi)容，這樣就把機(jī)器人技術(shù)和用戶緊密結(jié)合起來(lái)，使中國(guó)機(jī)器人在起步階段就瞄準(zhǔn)了實(shí)用化的方向。

      與此同時(shí)于1986年將發(fā)展機(jī)器人列入國(guó)家“863”高科技計(jì)劃。在國(guó)家“863”計(jì)劃實(shí)施五周年之際，鄧同志提出了“發(fā)展高科技，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”的目標(biāo)。（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。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展的推動(dòng)下，以及對(duì)機(jī)器人技術(shù)研究的技術(shù)儲(chǔ)備的基礎(chǔ)上，863主題專家組及時(shí)對(duì)主攻方向進(jìn)行了調(diào)整和延伸，將工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用工程作為研究開發(fā)重點(diǎn)之一，提出了以應(yīng)用帶動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)研究的發(fā)展方針，以后又列入國(guó)家“八五”和“九五”中。經(jīng)過(guò)十幾年的持續(xù)努力，在國(guó)家的組織和支持下，我國(guó)焊接機(jī)器人的研究在基礎(chǔ)技術(shù)、控制技術(shù)、關(guān)鍵元器件等方面取得了重大進(jìn)展，并已進(jìn)入使用化階段，形成了點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人系列產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)小批量生產(chǎn)。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)車等幾個(gè)主要行業(yè)。汽車是焊接機(jī)器人的用戶，也是早用戶。早在70年代末，上海電焊機(jī)廠與上海電動(dòng)工具研究所，合作研制的直角坐標(biāo)機(jī)械手，成功地應(yīng)用于上海牌轎車底盤的焊接?！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。1986年成功將焊接機(jī)器人應(yīng)用于前圍總成的焊接，并于1988年開發(fā)了機(jī)器人車身總焊線。

焊接是高速列車制造過(guò)程中和基本的工藝方法。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。隨著列車高速化和輕量化， 各部件的服役環(huán)境惡化， 對(duì)車體和轉(zhuǎn)向架的焊接技術(shù)提出了更高的要求。采用焊接機(jī)器人工作站或自動(dòng)焊接專機(jī)是提高和穩(wěn)定焊接質(zhì)量的重要途徑， 而且隨著勞動(dòng)力成本的提高， 機(jī)器人焊接的成本優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。

《智能制造科技發(fā)展 “十二五” 專項(xiàng)規(guī)劃》 指出：“中國(guó)已是世界第二大經(jīng)濟(jì)體和制造業(yè)大國(guó)， 但自主創(chuàng)新能力薄弱、 先進(jìn)裝備貿(mào)易逆差嚴(yán)重、 裝備與智能裝備嚴(yán)重依賴進(jìn)口， 嚴(yán)重制約我國(guó)制造產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。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。而智能制造技術(shù)是世界制造業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要方向之一” 。近年來(lái)， 我國(guó)高速鐵路和高速列車發(fā)展迅猛， 獲得了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重大科技成果。但是， 我國(guó)高速列車制造過(guò)程與國(guó)外高速列車生產(chǎn)現(xiàn)狀還有一定差距， 行業(yè)中的裝備和智能裝備依賴進(jìn)口。走智能制造的道路也是我國(guó)未來(lái)高速列車制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

智能制造終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn) “設(shè)計(jì)過(guò)程、 制造過(guò)程和制造裝備智能化”， 包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的數(shù)字化，制造過(guò)程中的傳感信息化和網(wǎng)絡(luò)化， 制造裝備的數(shù)字化和智能化。在國(guó)家“863”計(jì)劃實(shí)施五周年之際，鄧同志提出了“發(fā)展高科技，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”的目標(biāo)。其中， 制造裝備的智能化是實(shí)現(xiàn)整體制造智能化的前提和基礎(chǔ)。在所有的智能化制造裝備中， 機(jī)器人無(wú)疑是柔性制造自動(dòng)化的集中體現(xiàn)。而在高速列車的生產(chǎn)中， 焊接又占據(jù)了相當(dāng)大的比重， 焊接機(jī)器人必然在高速列車智能制造中發(fā)揮重要作用。本文在分析焊接機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，給出其在高速列車制造行業(yè)中的應(yīng)用前景。

弧焊機(jī)器人的特點(diǎn)

　　弧焊機(jī)器人多采用氣體保護(hù)焊方法（MAG、MIG、TIG），通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都可以裝到機(jī)器人上作電弧焊。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。由于機(jī)器人控制柜采用數(shù)字控制，而焊接電源多為模擬控制，所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個(gè)接口。

　　近年來(lái)，國(guó)外機(jī)器人生產(chǎn)廠都有自己特定的配套焊接設(shè)備，在這些焊接設(shè)備內(nèi)已經(jīng)插入相應(yīng)的接口板，所以弧焊機(jī)器人系統(tǒng)中并沒(méi)有附加接口箱?；诙鄠鞲衅?、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場(chǎng)感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互。應(yīng)該指出的是，在弧焊機(jī)器人工作周期中，電弧時(shí)間所占的比例較大，因此在選擇焊接電源時(shí)，一般應(yīng)按持續(xù)率100％來(lái)確定電源的容量。送絲機(jī)構(gòu)可以裝在機(jī)器人的上臂上，也可以放在機(jī)器人之外，前者焊槍到送絲機(jī)之間的軟管較短，有利于保持送絲的穩(wěn)定性，而后者軟管校長(zhǎng)，當(dāng)機(jī)器人把焊槍送到某些位置，使軟管處于多彎曲狀態(tài)，會(huì)嚴(yán)重影響送絲的質(zhì)量，所以送絲機(jī)的安裝方式一定要考慮保證送絲穩(wěn)定性的問(wèn)題。

激光復(fù)合焊接是激光束焊接與MIG焊接技術(shù)相結(jié)合，獲得焊接效果，快速和焊縫搭橋能力，是當(dāng)前的焊接方法。

激光復(fù)合焊的優(yōu)點(diǎn)是：速度快，熱變形小，熱影響區(qū)域小，并且確保了焊縫的金屬結(jié)構(gòu)與機(jī)械屬性。

激光復(fù)合焊除了汽車薄板結(jié)構(gòu)件的焊接，還適用于很多其它應(yīng)用。同樣地，焊接設(shè)備制造商為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)化焊接，在焊接電源的設(shè)計(jì)上也做了許多改進(jìn)，如、機(jī)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。例如將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于混凝土泵和移動(dòng)式起重機(jī)臂架的生產(chǎn)，這些工藝需對(duì)高強(qiáng)度鋼進(jìn)行加工，傳統(tǒng)技術(shù)往往會(huì)因?yàn)樾枰渌o助工藝（如預(yù)熱）而導(dǎo)致成本的增加。再則，該技術(shù)也可應(yīng)用于軌道車輛的制造及常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)（如橋梁，油箱等）。