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發布時間:2020-10-28 03:20  
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焊接機器人的應用
焊接機器人在提高生產效率方面的應用
(1)提升精度,確保高速焊接
企業在生產中應用機器人意味著追求效率、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精度是高速焊接的可靠保證。
機器人在新一代控制器NX100中,應用ARM(AdvancedRobotMotion)控制技術將各軸的慣性矩、重力矩、機器人安裝位置等因素納入運動控制計算,大大提高了運動軌跡的精度。如,在焊接工作站中,我們會遇到各種機器人安裝形式(如圖1a),在每種安裝方式中,機器人各軸所受的重力矩各不相同,我們只要在ARM控制中正確地設置機器人對地面的角度(如圖1b),就會克服各種安裝方式對軌跡精度造成的不利影響。
(2)雙機協調焊接功能
有時我們會遇到長形工件,焊縫分布在工件的兩端,若采用1臺機器人進行焊接,會出現因兩端不同時焊接而造成焊接變形不一致,從而使工件在長度方向上扭轉變形,焊接后的工件難以符合尺寸要求。針對這種類型的工件,我們常采用2臺機器人同時協調焊接的方式,這就促生了兩臺機器人雙機協調焊接技術。在汽車后橋和消聲器的焊接中,經常會使用到該項技術。
2臺機器人對應1個由機器人外部軸驅動的變位機,在變位機順長擺放的工件上有兩個鏡像對稱的部件,兩條相似的環焊縫需要兩臺機器人在變位機旋轉的同時實現同步協調焊接,通過這種方式可以將焊接生產的效率提高1倍。
點焊機器人的優勢
如果說弧焊機器人的使用大大提高了焊接質量的穩定性和焊接效率,點焊機器人則具有更多的優勢,帶來的經濟效益也更加可觀,主要體現在:
a.機器人點焊時,大多采用鉗體與變壓器一體化方式,變壓器的容量可以減小到1/3~1/4,節約了能源,并且極大地減輕了操作者繁重的體力勞動。
b.點焊機器人有更多的控制方式控制焊鉗壓力和焊接條件的自動切換,針對不同打點位置可輕松實現獨特的焊接時序,大大提高了打點質量,避免了焊點漏打、多打及位置不準確等問題。
c.點焊機器人在打點效率上的優勢明顯,可提升效率8~10倍。我們的一個上海的客戶,設備臨時出現故障,由于當時工期緊,他們臨時采用手工來點焊同樣的工件,結果4把手工焊鉗在兩個輪班只能生產40件,而機器人正常生產時,在一個輪班就能完成90件左右。
d.點焊機器人可以使用機器人的一些獨有技術進一步對焊接時序進行精準控制,使焊接效率和焊接質量進一步提高。如,電動焊鉗在機器人上的使用不僅僅是加壓方式的改變,其優勢更體現在機器人對它的行程的控制方面:①可以根據焊點的位置實現理想的行程;②焊接過程中可以分段控制焊鉗壓力;③可以控制焊接條件輸出的時間節點;④可以運用間隙示教功能靈活選擇上電極示教、下電極示教方式,大大縮短了示教時間。

焊接自動化產業升級的必然性
我國焊接自動化的產業升級具有必然性,具體體現在以下方面:
提升焊接效率
焊接自動化設備可實現24小時連續作業,而工人在每工作一段時間就需要停頓休息,以確保焊工焊接焊縫的質量,而自動化設備能夠始終根據設定工藝程序進行焊接作業,很大程度上提升了焊接效率。
提升產品質量
在采用手工焊接工藝的制造過程中,人工控制焊接過程(起弧、收弧、焊接軌跡及參數設置等)的不準確、不穩定導致焊縫成型不好,容易在焊接部位產生氣孔、裂紋、未熔合等缺陷。在采用自動化焊接工藝的制造過程中,電弧燃燒穩定,連結處成分均勻,焊縫成型好、焊縫接頭少、填充金屬熔敷率高。焊接工藝參數實現了自動化的存儲與輸出,可以保證工藝參數的準確性,保證特殊焊接要求的實現和焊縫質量的重現性。
降低營運成本
隨著勞動力成本的不斷上升,焊接自動化裝備性能、效率的不斷提高以及價格的逐漸降低,自動化焊接和手工焊接相比較長期來看具有成本優勢,同時,焊接自動化裝備具有的效率、穩定性優勢使得制造廠商可以較快的收回焊接系統的投入成本并提高焊接質量。

近50年來,我一直在開發焊接工藝、解決焊接工藝問題并教各種形式的焊接。我曾與世界各地的數百家公司合作,有初創公司,也有大公司,我可以肯定地說,現在缺乏焊接知識的情況比以往任何時候都更為普遍。
通常人們都認為,看起來漂亮的焊接一定是好的焊接。其實不然,特別是在使用電烙鐵來焊接時。在烙鐵的高溫下,焊料會粘在氧化物上面,使焊接看起來很好,實則暗藏隱患(請參閱我的文檔《熱感應焊接的冶金學》)。在振動或加熱的情況下,如果焊點本身被損壞,則會影響可靠性,更嚴重的后果是元器件(尤其是IC)內部的性能下降。將焊料粘到氧化表面時,如果在高溫下焊接的時間太長,會使IC內部的引線鍵合強度退化,就像使用了幾十年一樣。這種現象被稱為“紫疫”(單擊此處查看有關該現象的一些討論)。這種損壞是看不見的,因此如果設備過早出現故障時,每個人都會責備元器件制造商,究其根本原因卻是焊接不當。
今天的手工焊接工藝是從真空管時代發展起來的,用于將電線連到插口。這些材料不會因過熱而損壞,其主要挑戰是如何使用電熱轉換效率不高的電烙鐵,讓大金屬體獲得足夠的熱量。此時要特別注意,在焊接過程中,要使零件溫度夠高、時間夠長,使焊料可以充分流動而不會凝固。
