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焊接機器人的技術應用

焊接機器人應用技術是機器人技術、焊接技術和系統工程技術的融合，焊接機器人能否在實際生產中得到應用，發揮其優越性，取決于這幾方面技術的共同提高，而系統工程技術是機器人技術和焊接技術的粘合劑。目前，焊接工藝正以驚人的發展速度成為工業生產中的主流工藝，而焊接質量和焊接生產率是任何企業都不能忽視的問題，因而焊接機器人的廣泛應用勢在必行。過去，由于國內缺乏專業技術人才，對機器人的應用缺乏深層次的開發和利用，使它的利用效率遠沒有很好地體現出來。同樣地，焊接設備制造商為了實現機器人自動化焊接，在焊接電源的設計上也做了許多改進，如、機器人可檢出焊縫位置使用的高電壓，焊接電源做到了內置。如今，這種狀況正在迅速地改變。

　機器人的特點

　　1.柔性

　　機器人是數控立體作業機床，具有六個自由度，不僅可以實現焊槍位置的可達性，還可以實現焊槍的角度變化。雖然它的精度不能與傳統的機床相比，但對于焊接生產而言，機器人的重復定位精度已完成能夠勝任。

從經營角度看，設備的購入與產出平衡對企業來說非常重要，加之市場的影響，產品的更新換代周期相對縮短。如果采用焊接專機進行焊接生產，在產品換型時，焊接專機很難快速地適應產品的變化，從而阻礙了新產品的推出速度，這種延誤極有可能嚴重影響企業的快速發展。采用機器人進行焊接生產，企業只需編制一個新程序即可實現新產品的投產，可使企業在市場上搶得先機。MOTOMAN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。

　2.人機對話

　　人機對話意味著自動化程度的提高，同時也給我們帶來了效率和效益。人機對話是“指令”和“傳感”的交流，它的發展依賴于傳感技術的發展。目前在焊接機器人工作站上，已經有越來越多的各種傳感器得到使用，比如，借助電流檢出裝置，可以實現焊接過程的跟蹤；為了適應不同的用途，機 器人后一個軸的機械接口，通常是一個連接法蘭，可接裝不同工具或稱末端執行器。利用視覺傳感器，可以實現焊縫位置的檢測。

焊接機器人之所以能夠占據整個工業機器人總量的40%以上，與焊接這個特殊的行業有關，焊接作為工業“裁縫”，是工業生產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，焊接的工作環境又非常惡劣，焊接質量的好壞對產品質量起決定性的影響。對于自主焊接來說，傳感器感知外部環境的變化通知機器人，機器人實時調整工作狀態，以適應環境的變化這一點對于焊接來說尤為重要。

穩定和提高焊接質量，保證其均一性。焊接參數如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長度等對焊接結果起決定作用。電伺服點焊鉗具有如下優點：（1）每個焊點的焊接周期可大幅度降低，因為焊鉗的張開程度是由機器人控制的，機器人在點與點之間的移動過程，焊鉗就可以開始閉合。采用機器人焊接時對于每條焊縫的焊接參數都是恒定的，焊縫質量受人的因素影響較小，降低了對工人操作技術的要求，因此焊接質量是穩定的。而人工焊接時，焊接速度、干伸長等都是變化的，因此很難做到質量的均一性。

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生的熱能進行焊接的方法。

電子束焊接因具有不用焊條、不易氧化、工藝重復性好及熱變形量小的優點而廣泛應用于航空航天、原子能、及、汽車和電氣電工儀表等眾多行業。

▲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。目前，新型定時器已經微機化，因此機器人控制柜可以直接控制定時器，無需另配接口。這種電子束流撞擊工件表面，電子動能轉變為熱能而使金屬迅速熔化和蒸發。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，液態金屬沿小孔周圍流向熔池后部，并冷卻凝固形成焊縫。