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焊接機(jī)器人的應(yīng)用技術(shù)分析

　　1.機(jī)器人與焊接設(shè)備共同發(fā)展

　　焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)、焊接技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)的融合，焊接機(jī)器人能否在實際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，發(fā)揮其優(yōu)越性，取決于這幾方面技術(shù)的共同提高，而系統(tǒng)工程技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)和焊接技術(shù)的粘合劑。以安川電機(jī)的MOTOMAN機(jī)器人為例，過去幾代機(jī)器人的發(fā)展都是圍繞焊接設(shè)備完成多項焊接專用功能的開發(fā)，如焊接參數(shù)的漸變調(diào)節(jié)功能、TIG焊接時利用擺焊同步技術(shù)進(jìn)行的斷續(xù)填絲焊接功能、弧焊傳感器（電弧跟蹤）功能及焊接實時監(jiān)控功能等，都是焊接工藝的需求促使下的開發(fā)。（1）提，確保高速焊接企業(yè)在生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)器人意味著追求、高焊接質(zhì)量，因此各機(jī)器人廠家都在焊接速度上尋求突破，而機(jī)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(shè)備制造商為了實現(xiàn)機(jī)器人自動化焊接，在焊接電源的設(shè)計上也做了許多改進(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；與機(jī)器人的通信接口方面，現(xiàn)在許多焊機(jī)制造商都采用了方便快捷的通信接口。

焊接機(jī)器人之所以能夠占據(jù)整個工業(yè)機(jī)器人總量的40%以上，與焊接這個特殊的行業(yè)有關(guān)，焊接作為工業(yè)“裁縫”，是工業(yè)生產(chǎn)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(huán)境又非常惡劣，焊接質(zhì)量的好壞對產(chǎn)品質(zhì)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(fā)展高科技，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”的目標(biāo)。

穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，保證其均一性。焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長度等對焊接結(jié)果起決定作用。采用機(jī)器人焊接時對于每條焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊縫質(zhì)量受人的因素影響較小，降低了對工人操作技術(shù)的要求，因此焊接質(zhì)量是穩(wěn)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(zhì)量的均一性。機(jī)器人使用的好壞代表一個企業(yè)的制造水平，因此，企業(yè)必須提高從制造水平才能滿足機(jī)器人焊接的生產(chǎn)要求。

點焊對焊接機(jī)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(yán)格要求，這也是機(jī)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(jī)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(jī)器人不僅要有足夠的負(fù)載能力，而且在點與點之間移位時速度要快捷，動作要平穩(wěn)，定位要準(zhǔn)確，以減少移位的時間，提

高工作效率。點焊機(jī)器人需要有多大的負(fù)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(fù)載的機(jī)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(jī)器人將焊鉗伸入工件內(nèi)部焊接；另一方面電纜線隨機(jī)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(zhì)量在70kg左右。考慮到機(jī)器人要有足夠的負(fù)載能力，能以較大的加速度將焊鉗送到空間位置進(jìn)行焊接，一般都選用100～150kg負(fù)載的重型機(jī)器人。為了適應(yīng)連續(xù)點焊時焊鉗短距離快速移位的要求。新的重型機(jī)器人增加了可在0.3s內(nèi)完成50mm位移的功能。以汽車為代表的下業(yè)景氣度下行，各廠商面臨成本與增長的雙重壓力，對于設(shè)備的投資呈觀望狀態(tài)，市場缺乏“確定性”的主基調(diào)，導(dǎo)致機(jī)器人需求放緩。這對電機(jī)的性能，微機(jī)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(chǎn)生的熱能進(jìn)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(fù)性好及熱變形量小的優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于航空航天、原子能、及、汽車和電氣電工儀表等眾多行業(yè)。

▲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(fā)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(jīng)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(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏菇饘傺杆偃刍驼舭l(fā)。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(tài)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(huán)境的變化通知機(jī)器人，機(jī)器人實時調(diào)整工作狀態(tài)，以適應(yīng)環(huán)境的變化這一點對于焊接來說尤為重要。