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?我國焊接機器人的應用狀況

       我國開發工業機器人晚于美國和日本，起于20世紀70年代，早期是大學和科研院所的自發性的研究。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。到80年代中期，全國沒有一臺工業機器人問世。而在國外，工業機器人已經是個非常成熟的工業產品，在汽車行業得到了廣泛的應用。鑒于當時的國內外形勢，國家“七五”攻關計劃將工業機器人的開發列入了計劃，對工業機器人進行了攻關，特別是把應用作為考核的重要內容，這樣就把機器人技術和用戶緊密結合起來，使中國機器人在起步階段就瞄準了實用化的方向。

      與此同時于1986年將發展機器人列入國家“863”高科技計劃。在國家“863”計劃實施五周年之際，鄧同志提出了“發展高科技，實現產業化”的目標。（3）我國的焊接裝備水平、前后道工序設備的制造水平及系統集成能力與國外仍然存在很大差距，這直接制約了機器人在國內其它行業的發展。在國內市場發展的推動下，以及對機器人技術研究的技術儲備的基礎上，863主題專家組及時對主攻方向進行了調整和延伸，將工業機器人及應用工程作為研究開發重點之一，提出了以應用帶動關鍵技術和基礎研究的發展方針，以后又列入國家“八五”和“九五”中。經過十幾年的持續努力，在國家的組織和支持下，我國焊接機器人的研究在基礎技術、控制技術、關鍵元器件等方面取得了重大進展，并已進入使用化階段，形成了點焊、弧焊機器人系列產品，能夠實現小批量生產。我國焊接機器人的應用主要集中在汽車、摩托車、工程機械、鐵路機車等幾個主要行業。汽車是焊接機器人的用戶，也是早用戶。早在70年代末，上海電焊機廠與上海電動工具研究所，合作研制的直角坐標機械手，成功地應用于上海牌轎車底盤的焊接。“一汽”是我國早引進焊接機器人的企業，1984起先后從KUKA公司引進了3臺點焊機器人，用于當時“牌”轎車的車身焊接和“解放牌”車身頂蓋的焊接。1986年成功將焊接機器人應用于前圍總成的焊接，并于1988年開發了機器人車身總焊線。

焊接是高速列車制造過程中和基本的工藝方法。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。隨著列車高速化和輕量化， 各部件的服役環境惡化， 對車體和轉向架的焊接技術提出了更高的要求。采用焊接機器人工作站或自動焊接專機是提高和穩定焊接質量的重要途徑， 而且隨著勞動力成本的提高， 機器人焊接的成本優勢越來越明顯。

《智能制造科技發展 “十二五” 專項規劃》 指出：“中國已是世界第二大經濟體和制造業大國， 但自主創新能力薄弱、 先進裝備貿易逆差嚴重、 裝備與智能裝備嚴重依賴進口， 嚴重制約我國制造產業健康發展。利用激光傳感器的三維信息獲取能力，可以對焊后的焊縫成形質量和缺陷進行檢驗，發現成形不良、咬邊等缺陷。而智能制造技術是世界制造業未來發展的重要方向之一” 。近年來， 我國高速鐵路和高速列車發展迅猛， 獲得了一系列具有自主知識產權的重大科技成果。但是， 我國高速列車制造過程與國外高速列車生產現狀還有一定差距， 行業中的裝備和智能裝備依賴進口。走智能制造的道路也是我國未來高速列車制造業發展的趨勢。

智能制造終目標是實現 “設計過程、 制造過程和制造裝備智能化”， 包括產品設計中的數字化，制造過程中的傳感信息化和網絡化， 制造裝備的數字化和智能化。在國家“863”計劃實施五周年之際，鄧同志提出了“發展高科技，實現產業化”的目標。其中， 制造裝備的智能化是實現整體制造智能化的前提和基礎。在所有的智能化制造裝備中， 機器人無疑是柔性制造自動化的集中體現。而在高速列車的生產中， 焊接又占據了相當大的比重， 焊接機器人必然在高速列車智能制造中發揮重要作用。本文在分析焊接機器人的發展現狀基礎上，給出其在高速列車制造行業中的應用前景。

弧焊機器人的特點

　　弧焊機器人多采用氣體保護焊方法（MAG、MIG、TIG），通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都可以裝到機器人上作電弧焊。在汽車行業中，點焊機器人與弧焊機器人的比例為3：2，而其他行業大都是以弧焊機器人為主。由于機器人控制柜采用數字控制，而焊接電源多為模擬控制，所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個接口。

　　近年來，國外機器人生產廠都有自己特定的配套焊接設備，在這些焊接設備內已經插入相應的接口板，所以弧焊機器人系統中并沒有附加接口箱。基于多傳感器、多媒體和虛擬現實以及臨場感技術，實現機器人的虛擬遙操作和人機交互。應該指出的是，在弧焊機器人工作周期中，電弧時間所占的比例較大，因此在選擇焊接電源時，一般應按持續率100％來確定電源的容量。送絲機構可以裝在機器人的上臂上，也可以放在機器人之外，前者焊槍到送絲機之間的軟管較短，有利于保持送絲的穩定性，而后者軟管校長，當機器人把焊槍送到某些位置，使軟管處于多彎曲狀態，會嚴重影響送絲的質量，所以送絲機的安裝方式一定要考慮保證送絲穩定性的問題。

激光復合焊接是激光束焊接與MIG焊接技術相結合，獲得焊接效果，快速和焊縫搭橋能力，是當前的焊接方法。

激光復合焊的優點是：速度快，熱變形小，熱影響區域小，并且確保了焊縫的金屬結構與機械屬性。

激光復合焊除了汽車薄板結構件的焊接，還適用于很多其它應用。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。例如將這項技術應用于混凝土泵和移動式起重機臂架的生產，這些工藝需對高強度鋼進行加工，傳統技術往往會因為需要其它輔助工藝（如預熱）而導致成本的增加。再則，該技術也可應用于軌道車輛的制造及常規鋼結構（如橋梁，油箱等）。