自動化設(shè)備的新發(fā)展

1、自動化設(shè)備的新發(fā)展焊接自動化，廣義上是通過先進的焊接工藝、材料與設(shè)備，將自動化控 制系統(tǒng)和焊接胎夾具、裝卡定位及其運動系統(tǒng)三部分有機集成，實現(xiàn)對于待 焊工件高效率、高品質(zhì)、低成本的批量化規(guī)模生產(chǎn)，以保證高品質(zhì)產(chǎn)品的穩(wěn) 定和一致化批量的產(chǎn)出。從形式上焊接自動化主要包括焊接自動化專機以及 焊接機器人。3.1 展示產(chǎn)品的總體印象展會期間調(diào)研了涉及到焊接自動化設(shè)備制造和系統(tǒng)集成的廠商 30 余家， 其中涉及機器人本體的品牌約 11個:IGM、CLOOS、ABB、REIS、KOBELCO、 KUKA 、FANUC 、PANASONIC 、MOTOMAN 、OTC 和 COMAU 。而焊接機 器人系統(tǒng)集成

2、的廠商較多，主要有: IGM 、CLOOS 、ABB、REIS 、KUKA 、 FANUC 、MOTOMAN 、OTC 、COMAU 、唐山松下、唐山開元機器人公司、 昆山華恒、 LINCOLN 、成都焊研科技、成都焊研威達和珠海固得等。參展機 器人總共有 62 臺，較上屆展會機器人數(shù)目（ 52 臺）有所增加，圖 1.8 為本 屆展會各種機器人的數(shù)量。但其中弧焊機器人較上屆有所減少（上屆 46 臺， 本屆 36 臺），而點焊機器人較上屆有明顯增加（上屆 2 臺，本屆 13 臺）， 并且其中有 9 臺配備了伺服點焊槍。另外，協(xié)同機器人工作站數(shù)目有所增加 （上屆2個，本屆5個）。機器人協(xié)同工作站包

3、括23個機器人，其中有12 臺負責(zé)工件的變位。 此外，專門的激光焊接機器人參展也是本屆展會的一個 亮點。_ * - 9« 0 0 0 O 06 5 4 3 23檔Y壯1毛圖匸8第十四屆北京埃森焊接展厲出的機器人數(shù)目注：上屆機器人數(shù)參照2008北京埃森焊接與切割展覽會展后技術(shù)擁展示的焊接自動化專機有60多臺套，其中管-管對接和管-板焊專機有45 臺套，板-板對接專機有16臺套。參展的自動化焊接專機的主要制造商有： 成都焊研威達、唐山開元自動焊、昆山華恒、北京中電華強、成都焊研科技、 哈焊所威德公司、北京艾美特焊接自動化有限公司、無錫華聯(lián)、無錫陽通、 無錫羅馬重工（伊薩）、上海前山和鄭州

4、越達等。展示的焊接專機大部分屬 于焊接輔機與焊接電源、送絲機的組合。例如，操作機+埋弧焊機（氣保焊機）、 操作機+滾輪架+埋弧焊機（氣保焊機）、操作機+變位機+埋弧焊機（氣保焊 機）等。一部分專業(yè)專機制造商經(jīng)過多年積累，展示了一些技術(shù)含量較高的 專用焊接專機。在焊接自動化技術(shù)和設(shè)備方面最突出的有：專門的激光焊 接機器人；專門針對電弧焊而設(shè)計的弧焊機器人；點焊機器人專用伺服 點焊槍；多臺焊接機器人協(xié)同配合工作；自動焊接、智能化焊接必需的 各種焊縫跟蹤技術(shù)（電弧傳感器、激光傳感器技術(shù)）；針對管道類的各種 專業(yè)焊接專機大量涌現(xiàn)。3.2焊接機器人技術(shù)不斷發(fā)展 321展會機器人選介展會上，各主要機器人廠

5、家都展出了自己的優(yōu)勢或特色產(chǎn)品，由于篇幅有 限，在此僅選介如下：德國庫卡公司展示了機器人組焊接單元（RoboTeamStation ）、機器人伺服點焊單元（Servo Drive Spot Welding ）等。組焊接單元包括KR16系列三臺機器人，具有動作協(xié)調(diào)性強、生產(chǎn)節(jié)拍快、系統(tǒng)柔性高的特點，適合多元化產(chǎn)品。伺服點焊單元采用 KR150-F機器人，用于金屬 薄板的電阻自動點焊。庫卡機器人點焊單元則采用 KR150機器人，其特點是: 鋁合金機器人本體、高速動態(tài)模型優(yōu)化設(shè)計，加速性能比普通機器人高25% ； 控制系統(tǒng)內(nèi)置標準的工業(yè)計算機，采用熟悉的 WINDOWS操作系統(tǒng)；6D運 動鼠標，使運

6、動控制更加快捷。華恒焊接展示（見圖 1.9）的焊接機器人系統(tǒng) 主要有適用于叉車門架、中型挖掘機導(dǎo)向座、動臂斗桿等結(jié)構(gòu)件焊接的雙工 位機器人焊接系統(tǒng)。L型變位機+C型支撐的10軸聯(lián)動后橋箱機器人焊接系 統(tǒng)，適用于中型挖掘機油箱和叉車油箱焊接的 8軸聯(lián)動油箱機器人焊接系統(tǒng)， 自動割縫尋位及糾偏的機器人火焰坡口切割系統(tǒng)，以及工程機械挖斗等工件 的11軸龍門機器人焊接系統(tǒng)。勺 華恒烽接現(xiàn)場演示圈機弼人対獅琪演首鋼莫托曼機器人有限公司的IA20機器人是MOTOMAN最新研發(fā)的7 軸機器人，在6軸的基礎(chǔ)上增加冗余軸，形成 7個自由度。此款機器人具有 良好的動作靈活性，可以完成各種復(fù)雜動作，適合在狹小動作空

7、間作業(yè)，避 免周邊環(huán)境干涉。圖1.10是IA20機器人舞獅表演。ES165N是MOTOMAN 點焊機器人的主力機型，該機器人有 7個自由度機身，結(jié)構(gòu)新穎，動作靈活， 有良好的避障性，尤其適合狹小空間、復(fù)雜位置的點焊作業(yè)，使用的伺服點 焊槍專門為其設(shè)計制作，采用了減速機電機一體化結(jié)構(gòu)，機型緊湊、重量輕。 上海發(fā)那科機器人有限公司主要展示了兩個系列的機器人產(chǎn)品：一是多功能 智能型機器人R-2000iB系列，可以滿足生產(chǎn)商不斷變化的個性要求。它兼容六軸機器人R-2000iA。由新款R-30iA控制器提供支持的R-2000iB具有增強 的智能功能和運動性能；二是高性能中空手臂機器人M-10iA，為一款

8、將焊槍電纜內(nèi)置于手臂的弧焊機器人，其性能相比同系列機器人有很大提高，更適 合高強度焊接作業(yè)。高強度的手臂以及先進的伺服驅(qū)動技術(shù)提高了各軸的最 大運行速度和加速性能，從而縮短了15%以上的焊接作業(yè)時間，實現(xiàn)更高的生產(chǎn)性能。唐山開元機器人系統(tǒng)有限公司展示出了中厚板焊接的機器人系統(tǒng)，專門針對工程機械、鋼結(jié)構(gòu)、橋梁、建設(shè)機械、鐵道車輛等行業(yè)的要求而設(shè) 計、制造；獨有的中厚板焊接自適應(yīng)坡口變化的電弧傳感跟蹤功能；具有豐 富、成熟、實用的多層多道焊接數(shù)據(jù)庫以及高精度的焊絲接觸傳感技術(shù)定位 功能。唐山開元自動焊公司針對造船行業(yè)、鐵塔行業(yè)等設(shè)計的直管法蘭自動 焊接專機，可實現(xiàn)雙端同時焊接（即內(nèi)、外 4 點同時

9、焊接），獨有的檢測跟 蹤系統(tǒng)，針對直管與法蘭不規(guī)則徑向間隙自動補償，實現(xiàn)自動焊接；具有兩 維焊槍擺動裝置，滿足大角焊縫的焊接；配備兩套獨立的焊接控制系統(tǒng)，即 可 4 槍同時焊接（ 4 點焊），又可單端法蘭雙槍焊接（ 2 點焊）。唐山松下產(chǎn) 業(yè)機器有限公司主要展示了電源融合型機器人（ TAWERS ）系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn) TIG 填絲機器人焊接系統(tǒng)。電源融合型機器人系統(tǒng)具有多種焊接模式：SPMAG n （極低飛濺、低熱輸入，適合薄板焊接）和 HD-Pulse （松下專利技術(shù)，在高 電流域?qū)崿F(xiàn)低飛濺、保證熔深，且不易焊穿）。旋轉(zhuǎn) TIG 填絲機器人系統(tǒng)采 用 AC 伺服電機，實現(xiàn)高速、高精度送絲，具有脈沖同

10、步高速調(diào)整，焊道更 細密；填絲裝置的送絲速度、加減速由機器人直接控制，焊絲可高速回抽， 防止粘絲。 OTC 展示了 An -V6、An -B4 焊接機器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由基于 WindowsXP 的機器人控制柜（ AlmegaAX21 ）、焊接電纜內(nèi)置的焊接專用機 器人（A n -B4）、機器人自動專用脈沖 MAG/MIG焊接電源（數(shù)字化脈沖 DP-400R ）和小型伺服焊槍組成。 An-B4 將電纜內(nèi)置在機器人里，解決了機 器人里的電纜與機器人、 夾具發(fā)生干涉的問題。 AX21 控制柜通過焊接條件數(shù) 據(jù)庫功能解決了焊接質(zhì)量問題。焊接條件數(shù)據(jù)庫是通過輸入板厚、接縫形狀、 焊接速度等，自動算出目

11、標焊接條件進行設(shè)定的功能。配備專用脈沖 MAG/MIG 焊接電源 DP-400R ，開發(fā)的最新脈沖電流波形控制，可分別對低 碳鋼脈沖 MAG 焊、不銹鋼脈沖 MIG 焊、鋁脈沖 MIG 焊進行電流波形控制， 實現(xiàn)低成本、高效率、無飛濺焊接，焊縫成形美觀。機器人本體結(jié)構(gòu)機器人的本體結(jié)構(gòu)，近年來也有所發(fā)展，例如：（ 1）七自由度機器人MOTOMAN 公司 7自由度機器人（見圖 1.11）采用冗余自由度，更加靈 活快速，可以在保持點焊焊鉗和弧焊焊槍姿態(tài)的情況下改變機器人姿態(tài)，有 利于避免干涉，實現(xiàn)緊湊的設(shè)計布局。同時，可使機器人的速度更高，空間 可達性更好。圖T.11七自由度機器人(2)布線更加合理

12、化的中空手臂焊接機器人焊接機器人包括大量線纜，如電源電纜、氣液管路、送絲軟管等。合理 布置線纜對機器人的靈活運行將發(fā)揮決定性作用。圖 1.12 Aimega A n -B4的特征由于機器人的適用范圍日益擴大，焊接系統(tǒng)中更傾向于1個系統(tǒng)內(nèi)使用多個機器人以提高生產(chǎn)率。在此情況下，除了機器人之間的干涉以及夾具與 機器人之間的干涉外，安裝在機器人上的電纜與機器人及夾具也會發(fā)生干涉。 電弧焊接專用機器人本體 A n -B4將電纜內(nèi)置在機器人里，解決了這一問題 （見圖1.12 ）。采取的具體措施是將一線式電纜內(nèi)置于機器人本體上臂；送 絲機內(nèi)置于第軸；焊接電纜內(nèi)置于第軸；使用小型伺服焊槍+輔助送絲裝置；以及讓機器人本體的旋轉(zhuǎn)軸、第軸、第軸部分纖細化等措施。采用 空心手臂內(nèi)藏線纜，不但可以保護機械臂上整套保護氣體軟管的敷設(shè)，而且 對于復(fù)雜工件，可以使機器人手臂更方便接近焊接位置，始終保持最佳焊接 姿態(tài)，大幅度提高機器人運動的靈活性。對于用戶，既提高了焊槍的可達性， 且整套軟管得到最佳保護，離線編程也進一步簡化。KUKA、FANUC、COMAU 也均推出了自己的空心手臂焊接機器人。323機器人控制系統(tǒng)機器人控制系統(tǒng)主要包括：控制器、示教器、操作系統(tǒng)和軟件包。