焊接智能化促進(jìn)高效焊接——訪安川首鋼機(jī)器人有限公司總工程師兼技術(shù)中心主任曾孔庚

本刊記者 張維官

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，制造技術(shù)正在發(fā)生革命性的變化，德國提出了“工業(yè)4.0”，將制造技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)深度融合。2015年5月我國也正式發(fā)布“中國制造2025”，把機(jī)器人技術(shù)及其智能化作為優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)。制造技術(shù)迅猛發(fā)展，以及制造業(yè)人口紅利的消失，在各類制造行業(yè)內(nèi)，用高速、高精度、高穩(wěn)定性的機(jī)器人大量代替人工操作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造的自動(dòng)化、柔性化與智能化生產(chǎn)已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)。

安川首鋼機(jī)器人有限公司是由作為四大家族之一的日本安川機(jī)器人與中國首鋼總公司共同投資，專業(yè)從事工業(yè)機(jī)器人機(jī)器自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試及銷售的中日合資公司，在國內(nèi)應(yīng)用領(lǐng)域一直受到用戶好評(píng)。為此，本刊記者特約采訪了機(jī)器人專家，安川首鋼公司的總工程師兼技術(shù)中心主任曾孔庚先生，請(qǐng)他解讀焊接智能化如何改善焊接質(zhì)量和效率，提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。

焊接智能化是提升焊接質(zhì)量的有效保障

隨著“ 中國制造” 邁向“ 中國智造”，企業(yè)越來越重視生產(chǎn)質(zhì)量和效率，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中占領(lǐng)戰(zhàn)略高地。因此促使越來越多的企業(yè)加快向智能化制造轉(zhuǎn)變。曾總告訴記者，機(jī)器人焊接最主要優(yōu)勢(shì)是品質(zhì)穩(wěn)定、效率高、降低勞動(dòng)強(qiáng)度?，F(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展到今天，焊接是生產(chǎn)過程中一個(gè)非常重要的加工制造手段。隨著制造業(yè)產(chǎn)品品種不斷多樣化，產(chǎn)品性能質(zhì)量更加追求完美，進(jìn)而在制造過程中對(duì)焊接質(zhì)量和效率也提出了更多的需求。焊接量大、焊接品質(zhì)要求高、焊接加工條件艱苦等，都造成了手工焊接無法滿足現(xiàn)代制造業(yè)的需求。此外，焊接技工的短缺，進(jìn)一步凸顯了這種需求的迫切性。而機(jī)器人焊接不僅能夠滿足現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)大量焊接需求，而且能夠高品質(zhì)的完成焊接工藝要求。

曾總進(jìn)一步解釋道，在焊接品質(zhì)方面，機(jī)器人可以保證穩(wěn)定的焊接動(dòng)作，最佳的焊接參數(shù)。所有的焊接條件都具有高度的一致性，不會(huì)出現(xiàn)偏差。在焊接動(dòng)作方面，機(jī)器人可以有穩(wěn)定的速度、軌跡，尤其對(duì)一些精確的焊接，一般焊工很難保證其動(dòng)作的準(zhǔn)確性。此外，焊工技術(shù)水平參差不齊，即使是高水平技工，長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)也很難確保其技能發(fā)揮的穩(wěn)定性，也會(huì)影響焊接的質(zhì)量。而機(jī)器人焊接在這方面具有很大優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，機(jī)器人自動(dòng)化焊接的工藝參數(shù)調(diào)節(jié)準(zhǔn)確方便，也是提高焊接品質(zhì)的一個(gè)因素。

焊接智能化技術(shù)還有很大發(fā)展空間

焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，為生產(chǎn)效率和質(zhì)量提供了很好的硬件支持，但隨著產(chǎn)品復(fù)雜化、多樣化發(fā)展需求，當(dāng)前的機(jī)器人技術(shù)是否就已經(jīng)能夠滿足需求，未來焊接機(jī)器人智能技術(shù)的發(fā)展空間如何？曾總娓娓向記者到來，在提高焊接質(zhì)量和效率方面，機(jī)器人焊接還有繼續(xù)提高的空間。由于機(jī)器人焊接通常采用示教再現(xiàn)方式，程序動(dòng)作、焊接工藝條件一致是其主要特點(diǎn)。對(duì)于焊接來說，工件的一致性不好，會(huì)極大地影響焊接質(zhì)量。目前，機(jī)器人焊接已經(jīng)有了各種工件偏差檢測(cè)和補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用，也取得了很好的效果，但一些焊縫偏差處理還有待解決。比如焊縫寬窄的不一致性，焊接位置偏差形式的不一致性等，都會(huì)很大程度的影響焊接質(zhì)量。對(duì)此，需要更為精確的偏差檢測(cè)，同時(shí)配合適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償方式進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整，才能取得更好的焊接效果。這種補(bǔ)償方式或者說一種自適應(yīng)的焊接工藝調(diào)整，需要對(duì)焊接工藝有豐富的數(shù)據(jù)積累和詳細(xì)的分析整理，并制定合理有效的調(diào)整補(bǔ)償方法，有時(shí)需要多個(gè)工藝條件同時(shí)進(jìn)行調(diào)整，具有較大的技術(shù)難度。這方面還有許多工作和研究值得開展，相信隨著機(jī)器人智能焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人焊接的品質(zhì)會(huì)更高，適應(yīng)能力也會(huì)更強(qiáng)。在相同焊接參數(shù)設(shè)置的情況下，更加寬泛的適應(yīng)外界條件的變化和偏差，取得更好的焊接品質(zhì)，也是一個(gè)重要的技術(shù)提升方向。

機(jī)器人多功能生產(chǎn)線系統(tǒng)

新型機(jī)器人弧焊工作站

高技術(shù)產(chǎn)品服務(wù)企業(yè)

對(duì)于即將開幕的北京·埃森焊接展，安川首鋼也將傾力展示企業(yè)最新焊接智能化技術(shù)的展品，以高技術(shù)產(chǎn)品服務(wù)用戶企業(yè)，幫助企業(yè)提升效率和質(zhì)量。

首先是機(jī)器人多功能生產(chǎn)線系統(tǒng)：該系統(tǒng)包括電弧焊、螺柱焊、工件在線檢測(cè)、打標(biāo)等多種工藝，搬運(yùn)機(jī)器人從上料工位搬運(yùn)工件至螺柱焊工位進(jìn)行兩個(gè)M6的螺柱焊接，然后再搬運(yùn)至弧焊工位等候，兩臺(tái)弧焊機(jī)器人焊接完成后，搬運(yùn)機(jī)器人利用其雙抓手再進(jìn)行工件換件，最后將焊接完成后工件轉(zhuǎn)運(yùn)至在線檢測(cè)工位。系統(tǒng)配備三個(gè)傳感器對(duì)工件進(jìn)行定位，一個(gè)傳感器對(duì)工件關(guān)鍵安裝孔進(jìn)行位置精度測(cè)量；第二個(gè)傳感器對(duì)螺柱焊工位所焊接的螺柱進(jìn)行垂直度、螺紋表面缺陷進(jìn)行檢測(cè)；另一個(gè)傳感器將每個(gè)工件的誤差數(shù)據(jù)及檢測(cè)報(bào)告實(shí)時(shí)上報(bào)至總控機(jī)。最后搬運(yùn)機(jī)器人將檢測(cè)后的工件轉(zhuǎn)運(yùn)至打標(biāo)工位，進(jìn)行工件打標(biāo)。

在機(jī)器人弧焊工位：兩臺(tái)機(jī)器人與單軸變位機(jī)同時(shí)協(xié)調(diào)動(dòng)作，使其焊接工位的工件焊縫處于最佳焊接位置，保證焊接質(zhì)量的可靠性。在工位切換過程中進(jìn)行清槍剪絲，能使機(jī)器人處于不間斷工作狀態(tài)，提高了機(jī)器人的利用率和工作站的生產(chǎn)效率。該工作站生產(chǎn)效率高，焊接質(zhì)量穩(wěn)定可靠，自動(dòng)化程度高，適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)要求，目前已得到廣泛的應(yīng)用。

其次，新型機(jī)器人弧焊工作站：包括一臺(tái)搬運(yùn)機(jī)器人MH400Ⅱ、兩臺(tái)弧焊機(jī)器人MA1440、一臺(tái)水平回轉(zhuǎn)3軸變位機(jī)與夾具庫組成。MH400Ⅱ機(jī)器人抓取夾具為弧焊工作站上下料。兩臺(tái)弧焊機(jī)器人位于3軸水平回轉(zhuǎn)變位機(jī)中央，在弧焊機(jī)器人焊接同時(shí)，搬運(yùn)機(jī)器人完成上下料工作。該工作站是首次推出的弧焊機(jī)器人與3軸水平回轉(zhuǎn)變位機(jī)全新組合的柔性焊接生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了工裝夾具的自動(dòng)更換，機(jī)器人焊接程序的自動(dòng)校正，柔性化程度更高，機(jī)器人可以100%工作時(shí)間，大大提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)于多種類工件焊接的工藝需求，體現(xiàn)了安川首鋼在機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)方面的集成技術(shù)與工裝設(shè)計(jì)制造水平。