焊接机器人的发展与现状-江西丹巴赫工业机器人

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焊接机器人的发展与现状
DANBACH ROBOT


 
       据不完全统计,全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域,焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式,即点焊和电弧焊。图4所示是这两种焊接机器人在工业机器人中所占的大致比例。我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的,而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。在多任务环境中,一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务,机器人可以根据程序要求和任务性质,自动更换机器人手腕上的工具,完成相应的任务。因此,从某种意义上来说,工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。
       众所周知,焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平;另一方面,焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。工业机器人的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接,减轻焊工的劳动强度,同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。
        然而,焊接又与其它工业加工过程不一样,比如,电弧焊过程中,被焊工件由于局部加热熔化和冷却产生变形,焊缝的轨迹会因此而发生变化。手工焊时有经验的焊工可以根据眼睛所观察到的实际焊缝位置适时地调整焊枪的位置、姿态和行走的速度,以适应焊缝轨迹的变化。然而机器人要适应这种变化,必须首先像人一样要“看”到这种变化,然后采取相应的措施调整焊枪的位置和状态,实现对焊缝的实时跟踪。由于电弧焊接过程中有强烈弧光、电弧噪音、烟尘、熔滴过渡不稳定引起的焊丝短路、大电流强磁场等复杂的环境因素的存在,机器人要检测和识别焊缝所需要的信号特征的提取并不像工业制造中其它加工过程的检测那么容易,因此,焊接机器人的应用并不是一开始就用于电弧焊过程的。
        实际上,工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车装配生产线上的电阻点焊开始的。原因在于电阻点焊的过程相对比较简单,控制方便,且不需要焊缝轨迹跟踪,对机器人的精度和重复精度的控制要求比较低。图5所示为不同形式的机器人点焊钳。点焊机器人在汽车装配生产线上的大量应用大大提高了汽车装配焊接的生产率和焊接质量,同时又具有柔性焊接的特点,即只要改变程序,就可在同一条生产线上对不同的车型进行装配焊接。

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