焊接機(jī)器人的新技術(shù):
1.TCP（tool center point工具中心點(diǎn)）自動校零技術(shù)焊接機(jī)器人的工具中心點(diǎn)就是焊槍的焊絲的端點(diǎn)，因此TCP的零位精度直接影響著焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。但在實(shí)際生產(chǎn)中不可避免會發(fā)生焊槍與夾具之間的碰撞等不可預(yù)見性因素導(dǎo)致TCP位置偏離。通常的做法是利用手動進(jìn)行機(jī)器人TCP校零，但一般全過程需要30min才能完成，影響生產(chǎn)效率。TCP自動校零是用在機(jī)器人焊接中的一項(xiàng)新技術(shù)，它的硬件設(shè)施是由一梯形固定支座和一組激光傳感器組成。當(dāng)焊槍以不同姿態(tài)經(jīng)過TCP支座時(shí)，激光傳感器都將記錄下的數(shù)據(jù)傳遞到CPU與最初設(shè)定值進(jìn)行比較與計(jì)算。當(dāng)TCP發(fā)生偏離時(shí)，機(jī)器人會自動運(yùn)行校零程序，自動對每根軸的角度進(jìn)行調(diào)整，并在最少的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)TCP零位。
2.雙絲焊接技術(shù)近年來由于我國汽車、集裝箱、機(jī)車車輛、工程機(jī)械等行業(yè)的高速發(fā)展，對高速 焊和高熔敷效率焊接的需求越來越多。雙絲焊是近年來發(fā)展起來的一種高速高效焊接方法，焊接薄板時(shí)可以顯著提高焊接速度，達(dá)到3～6m/min，焊接厚板時(shí)可以提高熔敷效率。除了高速高效外，雙絲焊接還有其他的工藝特點(diǎn)：在熔敷效率增加時(shí)保持較低的熱輸入，熱影響區(qū)小，焊接變形小，焊接氣孔率低等。由于焊接速度非常高，特別適合采用機(jī)器人焊接，因此可以說機(jī)器人的應(yīng)用也推動了這一先進(jìn)焊接技術(shù)的發(fā)展。目前雙絲焊主要有兩種方式：一種是Twin arc法，另一種為Tandem法。焊接設(shè)備的基本組成類似，都是由兩個(gè)焊接電源、兩個(gè)送絲機(jī)和一個(gè)共用的送雙絲的電纜。為了防止同相位的兩個(gè)電弧的相互干擾，常采用脈沖 MIG/脈沖MAG焊法，并保持兩個(gè)電弧輪流交替燃燒。這樣一來，就要求一個(gè)協(xié)同控制器保證兩個(gè)電源的輸出電流波形相位相差180°。當(dāng)焊接參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確時(shí)，脈沖電弧能得到無短路、幾乎無飛濺的過渡過程，做到“1個(gè)脈沖過渡1個(gè)熔滴”，每個(gè)熔滴的大小幾乎完全相同，其大小是由電弧功率來決定。Twin arc法的主要生產(chǎn)廠家有德國的SKS、Benzel和Nimark公司，美國的Miller公司。Tandem法的主要廠家有德國的Cloos、奧地利Fronius和美國Lincoln公司。據(jù)德國Cloos公司介紹，采用Tandem法焊接2～3mm薄板時(shí)，焊接速度可達(dá)6m/min，焊接8mm以上厚板時(shí)，熔敷效率可達(dá)24kg/h。
3.激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)是激光焊接與氣體保護(hù)焊的聯(lián)合，兩種焊接熱源同時(shí)作用于一個(gè)焊接熔池。該技術(shù)的研究最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代末，但由于激光器的昂貴價(jià)格，限制了其在工業(yè)中的應(yīng)用。隨著激光器和電弧焊設(shè)備性能的提高，以及激光器價(jià)格的不斷降低，同時(shí)為了滿足生產(chǎn)的迫切需求，激光 /電弧復(fù)合焊接技術(shù)近年來成為焊接領(lǐng)域最重要的研究課題之一。 激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)有多種形式的組合，有激光/TIG、激光/MAG和激光/MAG等。激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)之所以受到青睞是由于其兼各熱源之長而補(bǔ)各自之短，具有1 1>2或更多的“協(xié)同效應(yīng)”。與激光焊接相比，對裝配間隙的要求降低，因而降低了焊前工件制備成本；另外由于有填充焊絲消除了激光焊接時(shí)存在的固有缺陷，焊縫更加致密。與電弧焊相比提高了電弧的穩(wěn)定性和功率密度，提高了焊接速度和焊縫熔深，熱影響區(qū)變小，降低了工件的變形，消除了起弧時(shí)的熔化不良缺陷。在這點(diǎn)上特別適合鋁及其合金的焊接。激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)是對激光焊接的重大發(fā)展，焊接同樣板厚的材料可降低激光功率一半左右，因此大大降低了企業(yè)的投資成本，該技術(shù)的發(fā)展對推動激光焊接的普及將起重要的作用。
4.伺服焊鉗技術(shù)的汽車裝焊工藝中的應(yīng)用伺服機(jī)器人焊鉗，就是利用伺服電機(jī)替代壓縮空氣做為動力源的一種新型焊鉗。它具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)提高車身的表面質(zhì)量 伺服焊鉗由于采用的是伺服電機(jī)，電極的動作速度在接觸到工件前，可由高速準(zhǔn)確地調(diào)整到低速，這樣，就可以形成電極對工件的軟接觸，減輕電極沖擊所造成的壓痕，從而也減輕了后序車身表面修磨處理量，提高了車身質(zhì)量。而且，應(yīng)用伺服控制技術(shù)可以對焊接參數(shù)進(jìn)行數(shù)字化控制管理，可以保證提供出最適焊接參數(shù)數(shù)據(jù)，保證焊接質(zhì)量。 (2)改善作業(yè)環(huán)境 由于電極對工件的是軟接觸，可以減輕沖擊噪聲，也不會出現(xiàn)使用氣動焊鉗時(shí)所造成的排氣噪音。改善了現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境。 (3)高生產(chǎn)效率 伺服焊鉗的加壓開放動作由機(jī)器人來自動控制。與氣動焊鉗相比，伺服焊鉗的動作路徑可以控制到最短化，縮短生產(chǎn)節(jié)拍，提高生產(chǎn)效率。目前，從投資的角度來考慮，購買伺服焊鉗設(shè)備的一次投入較高，因此，伺服焊鉗還不能被廣泛采用。但是，考慮到伺服焊鉗的優(yōu)勢，如伺服焊鉗的軟接觸化，對工件的沖擊可減輕，從而可以相對減少焊接夾具夾緊機(jī)構(gòu)的數(shù)量，削減夾具的費(fèi)用等，也可以減少生產(chǎn)線的整體投資額，伺服焊鉗仍有其廣闊的應(yīng)用空間。 因此，隨著發(fā)展，伺服焊鉗會越來越多應(yīng)用于生產(chǎn)線上。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究、發(fā)展與應(yīng)用，有力地推動了世界工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。特別是焊接機(jī)器人在高質(zhì)高效的焊接生產(chǎn)中，發(fā)揮了極其重要的作用。 隨著我國加入WTO后國際競爭更加激烈，對工業(yè)機(jī)器人的需求會越來越大，我國的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將面臨新的發(fā)展機(jī)遇和來自國外的挑戰(zhàn)，我們要把握這一機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，為我國躋身于機(jī)器人強(qiáng)國之列而努力奮斗。
1.TCP（tool center point工具中心點(diǎn)）自動校零技術(shù)焊接機(jī)器人的工具中心點(diǎn)就是焊槍的焊絲的端點(diǎn)，因此TCP的零位精度直接影響著焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。但在實(shí)際生產(chǎn)中不可避免會發(fā)生焊槍與夾具之間的碰撞等不可預(yù)見性因素導(dǎo)致TCP位置偏離。通常的做法是利用手動進(jìn)行機(jī)器人TCP校零，但一般全過程需要30min才能完成，影響生產(chǎn)效率。TCP自動校零是用在機(jī)器人焊接中的一項(xiàng)新技術(shù)，它的硬件設(shè)施是由一梯形固定支座和一組激光傳感器組成。當(dāng)焊槍以不同姿態(tài)經(jīng)過TCP支座時(shí)，激光傳感器都將記錄下的數(shù)據(jù)傳遞到CPU與最初設(shè)定值進(jìn)行比較與計(jì)算。當(dāng)TCP發(fā)生偏離時(shí)，機(jī)器人會自動運(yùn)行校零程序，自動對每根軸的角度進(jìn)行調(diào)整，并在最少的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)TCP零位。
2.雙絲焊接技術(shù)近年來由于我國汽車、集裝箱、機(jī)車車輛、工程機(jī)械等行業(yè)的高速發(fā)展，對高速 焊和高熔敷效率焊接的需求越來越多。雙絲焊是近年來發(fā)展起來的一種高速高效焊接方法，焊接薄板時(shí)可以顯著提高焊接速度，達(dá)到3～6m/min，焊接厚板時(shí)可以提高熔敷效率。除了高速高效外，雙絲焊接還有其他的工藝特點(diǎn)：在熔敷效率增加時(shí)保持較低的熱輸入，熱影響區(qū)小，焊接變形小，焊接氣孔率低等。由于焊接速度非常高，特別適合采用機(jī)器人焊接，因此可以說機(jī)器人的應(yīng)用也推動了這一先進(jìn)焊接技術(shù)的發(fā)展。目前雙絲焊主要有兩種方式：一種是Twin arc法，另一種為Tandem法。焊接設(shè)備的基本組成類似，都是由兩個(gè)焊接電源、兩個(gè)送絲機(jī)和一個(gè)共用的送雙絲的電纜。為了防止同相位的兩個(gè)電弧的相互干擾，常采用脈沖 MIG/脈沖MAG焊法，并保持兩個(gè)電弧輪流交替燃燒。這樣一來，就要求一個(gè)協(xié)同控制器保證兩個(gè)電源的輸出電流波形相位相差180°。當(dāng)焊接參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確時(shí)，脈沖電弧能得到無短路、幾乎無飛濺的過渡過程，做到“1個(gè)脈沖過渡1個(gè)熔滴”，每個(gè)熔滴的大小幾乎完全相同，其大小是由電弧功率來決定。Twin arc法的主要生產(chǎn)廠家有德國的SKS、Benzel和Nimark公司，美國的Miller公司。Tandem法的主要廠家有德國的Cloos、奧地利Fronius和美國Lincoln公司。據(jù)德國Cloos公司介紹，采用Tandem法焊接2～3mm薄板時(shí)，焊接速度可達(dá)6m/min，焊接8mm以上厚板時(shí)，熔敷效率可達(dá)24kg/h。
3.激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)是激光焊接與氣體保護(hù)焊的聯(lián)合，兩種焊接熱源同時(shí)作用于一個(gè)焊接熔池。該技術(shù)的研究最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代末，但由于激光器的昂貴價(jià)格，限制了其在工業(yè)中的應(yīng)用。隨著激光器和電弧焊設(shè)備性能的提高，以及激光器價(jià)格的不斷降低，同時(shí)為了滿足生產(chǎn)的迫切需求，激光 /電弧復(fù)合焊接技術(shù)近年來成為焊接領(lǐng)域最重要的研究課題之一。 激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)有多種形式的組合，有激光/TIG、激光/MAG和激光/MAG等。激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)之所以受到青睞是由于其兼各熱源之長而補(bǔ)各自之短，具有1 1>2或更多的“協(xié)同效應(yīng)”。與激光焊接相比，對裝配間隙的要求降低，因而降低了焊前工件制備成本；另外由于有填充焊絲消除了激光焊接時(shí)存在的固有缺陷，焊縫更加致密。與電弧焊相比提高了電弧的穩(wěn)定性和功率密度，提高了焊接速度和焊縫熔深，熱影響區(qū)變小，降低了工件的變形，消除了起弧時(shí)的熔化不良缺陷。在這點(diǎn)上特別適合鋁及其合金的焊接。激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)是對激光焊接的重大發(fā)展，焊接同樣板厚的材料可降低激光功率一半左右，因此大大降低了企業(yè)的投資成本，該技術(shù)的發(fā)展對推動激光焊接的普及將起重要的作用。
4.伺服焊鉗技術(shù)的汽車裝焊工藝中的應(yīng)用伺服機(jī)器人焊鉗，就是利用伺服電機(jī)替代壓縮空氣做為動力源的一種新型焊鉗。它具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)提高車身的表面質(zhì)量 伺服焊鉗由于采用的是伺服電機(jī)，電極的動作速度在接觸到工件前，可由高速準(zhǔn)確地調(diào)整到低速，這樣，就可以形成電極對工件的軟接觸，減輕電極沖擊所造成的壓痕，從而也減輕了后序車身表面修磨處理量，提高了車身質(zhì)量。而且，應(yīng)用伺服控制技術(shù)可以對焊接參數(shù)進(jìn)行數(shù)字化控制管理，可以保證提供出最適焊接參數(shù)數(shù)據(jù)，保證焊接質(zhì)量。 (2)改善作業(yè)環(huán)境 由于電極對工件的是軟接觸，可以減輕沖擊噪聲，也不會出現(xiàn)使用氣動焊鉗時(shí)所造成的排氣噪音。改善了現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境。 (3)高生產(chǎn)效率 伺服焊鉗的加壓開放動作由機(jī)器人來自動控制。與氣動焊鉗相比，伺服焊鉗的動作路徑可以控制到最短化，縮短生產(chǎn)節(jié)拍，提高生產(chǎn)效率。目前，從投資的角度來考慮，購買伺服焊鉗設(shè)備的一次投入較高，因此，伺服焊鉗還不能被廣泛采用。但是，考慮到伺服焊鉗的優(yōu)勢，如伺服焊鉗的軟接觸化，對工件的沖擊可減輕，從而可以相對減少焊接夾具夾緊機(jī)構(gòu)的數(shù)量，削減夾具的費(fèi)用等，也可以減少生產(chǎn)線的整體投資額，伺服焊鉗仍有其廣闊的應(yīng)用空間。 因此，隨著發(fā)展，伺服焊鉗會越來越多應(yīng)用于生產(chǎn)線上。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究、發(fā)展與應(yīng)用，有力地推動了世界工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。特別是焊接機(jī)器人在高質(zhì)高效的焊接生產(chǎn)中，發(fā)揮了極其重要的作用。 隨著我國加入WTO后國際競爭更加激烈，對工業(yè)機(jī)器人的需求會越來越大，我國的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將面臨新的發(fā)展機(jī)遇和來自國外的挑戰(zhàn)，我們要把握這一機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，為我國躋身于機(jī)器人強(qiáng)國之列而努力奮斗。