機器人在焊接作業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來趨勢分析

青島中車四方車輛有限公司 山東青島 266000

隨著機器人技術(shù)以及計算機技術(shù)飛速發(fā)展，以及市場對焊接產(chǎn)品的高質(zhì)量、高效率的新要求，焊接機器人在焊接領(lǐng)域應(yīng)用不斷擴大。在機器人焊接過程中，如果不掌握焊槍的姿態(tài)與位置路徑規(guī)劃與控制、數(shù)字化焊機參數(shù)自動調(diào)節(jié)、機器人與焊機通信等，很容易出現(xiàn)各類焊接缺陷。本文介紹了機器人焊接工藝制定、多層多道焊的焊縫規(guī)劃和機器人焊接過程中變形補償?shù)龋ㄟ^機器人焊接關(guān)鍵技術(shù)解決，對實現(xiàn)高質(zhì)量、高效的、智能化的焊縫具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。

1 焊接機器人的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 接機器人的零件價格十分昂貴

由于我國對機器人的零部件批量生產(chǎn)的技術(shù)水平有限，焊接機器人的零件大部分都是依賴進口，這就導(dǎo)致了機器人零件的價格十分昂貴。一旦機器人的零件損壞，僅更換的費用就可能是十幾萬，而且供貨的時間相對長一些，這就嚴重影響了工廠的生產(chǎn)進度。像損壞率極高的槍纜、焊槍等價位不低，導(dǎo)致廠家買得起而用不起，嚴重阻礙了中國智能制造的發(fā)展。

1.2 生產(chǎn)線

生產(chǎn)線主要是將具有不同功能的焊接機器人，依據(jù)流水線作業(yè)的方式將其進行連接，以此讓上下（前后）焊接工序能夠有效的銜接在一起，各個點位的機器人只需要承擔一種焊接工藝，各司其職，通過傳輸設(shè)備將需要進行焊接的工件傳送至焊接工序點進行焊接。采用生產(chǎn)線這種焊接方式不僅能夠在很大程度上減少人力成本的投資，還可以確保長時間穩(wěn)定工作，僅僅只用投入一小部分的精力對生產(chǎn)線上的所有設(shè)備進行維護即可。通常生產(chǎn)線主要是應(yīng)用在汽車的制造過程中?，F(xiàn)階段，全世界大部分的汽車制造都已形成了規(guī)模較為完善的自動化生產(chǎn)線，對車身的鋼架框架結(jié)構(gòu)進行焊接都已全部由焊接機器人進行替代。在日本的豐田汽車公司中，這一模式發(fā)展的最為成功，該公司最早是采用電焊機器人進行焊接，不僅有效增強了焊接質(zhì)量，還提升了汽車生產(chǎn)的工作效率，大大縮短了成品的制造時間，在極短的時間內(nèi)迅速占領(lǐng)了我國汽車市場，在這之后，德國、美國等一些汽車制造大國也開始紛紛在汽車制造領(lǐng)域應(yīng)用焊接機器人生產(chǎn)線進行生產(chǎn)制造。當前，我國國內(nèi)的汽車品牌如哈弗、傳祺和奇瑞等也已開始在汽車制造中應(yīng)用焊接機器人生產(chǎn)線，有效地提升了我國國產(chǎn)汽車的生產(chǎn)質(zhì)量，在近幾年中也逐漸獲得了消費者的認同和好評[1]。

2 焊接機器人技術(shù)未來發(fā)展趨勢分析

2.1 攪拌摩擦焊技術(shù)

攪拌摩擦焊技術(shù)是一種出現(xiàn)相對較晚的節(jié)能環(huán)保焊接技術(shù)，其在焊接時會將特殊攪拌頭插入到焊件的焊接部位并進行高速旋轉(zhuǎn)，使焊件接觸面因快速摩擦而產(chǎn)生熱量，在熱量不斷累積的情況，一旦焊件接觸面溫度達到了焊接溫度要求，即可利用鋁合金高溫強度低的特點，通過軸向鍛壓來完成焊件的固相連接。由于攪拌頭的壓力作用是從其前端向后部塑性流動的，因此焊件能夠有效的壓焊為一個整體。與其他焊接技術(shù)相比，攪拌摩擦焊技術(shù)在焊接過程中無需添加保護氣和焊絲，因此幾乎不會出現(xiàn)熔化、煙塵、飛濺與弧光，具有著很強的環(huán)保效果，現(xiàn)階段攪拌摩擦焊技術(shù)在動車組鋁合金車體焊接中的應(yīng)用雖然相對較少，但日本A-Train 系列車、新高線高速動車組的車頂板、地板件，均是采用此類焊接技術(shù)來完成焊接，并取得了不錯的效果。

2.2 焊接機器人的傳感技術(shù)

在焊接機器人進行工作時，傳感器發(fā)揮了巨大的作用，通過傳感器，可以控制焊接機器人的工作位置、工作速度等，同時，為了確保部分焊接點位的精確度，還會在焊接機器人上配備壓力傳感器、激光傳感器等。但是這些傳感器在惡劣的環(huán)境下，無法精確的確定焊接點位，具有一定的誤差[2]。因此，在未來的焊接機器人中，傳感技術(shù)會從聲覺、觸覺、視覺等偏向于人類功能的發(fā)現(xiàn)發(fā)展。

2.3 電源融合技術(shù)

電源融合技術(shù)是將焊接機器人的焊接設(shè)備的電源和機器人的電源相融合，改善傳統(tǒng)焊接機器人焊接焊接設(shè)備與機器人之間數(shù)據(jù)交換量有限的缺點。目前，日本松下的TAWERS 焊接機器人實現(xiàn)了機器人與高性能焊接電源的完美結(jié)合，采用全軟件高速波形控制技術(shù)，可控制焊接熱輸入，實現(xiàn)焊接飛濺極小化，非常適合于高速焊接[3]。

3 結(jié)語

焊接機器人的應(yīng)用將會越來越普遍，但是在目前的應(yīng)用場景來看，焊接機器人還存在著一些問題。隨著科技的進步，時代的發(fā)展，這些問題都會得到有效的解決。焊接機器人在未來制造行業(yè)中的地位會非常重要。焊接機器人在生產(chǎn)制造領(lǐng)域發(fā)揮了相當重要的作用，大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。有關(guān)團隊對焊接機器人的研究、應(yīng)用很大程度上推動了工業(yè)制造業(yè)技術(shù)的前進步伐。最近幾年，焊接機器人的焊接技術(shù)的研究與應(yīng)用取得了突破。例如模糊控制技術(shù)、智能控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)視覺化、視覺控制技術(shù)等給焊接機器人的編程系統(tǒng)帶來了新的發(fā)展。如何將最新的科研成果應(yīng)用到焊接機器人上，將是未來焊接技術(shù)的主要方向。