工业焊接机器人应用及智能发展趋势研究

工业焊接机器人应用及智能发展趋势研究

高虹升

川崎机器人（天津）有限公司  天津市  300451

摘要：改革后，受社会发展的影响，我国的科学技术水平不断进步。现阶段，工业焊接机器人是目前装备制造业和其他大型行业应用较为广泛的一种焊接方式，其运动、结构等都有极高的技术含量，通过对运动、结构分析来达到深入了解，同时，对其在装备制造等大型行业的应用进行研究，分析其主要的应用方向，对高新技术在其目前焊接机器人的应用提升及前沿方向做了一定分析。

关键词：工业机器人；焊接；智能化；发展

引言

在智能制造生产线的设计当中，传统的手工打造已经不能满足现代化生产线的需求。为此，工业机器人的应用打开了智能制造设计的新局面，将工业机器人与智能生产线设计相结合，有利于智能生产线的建设工作顺利进行，进而最终达到企业生产效率显著提高的目的。

1工业机器人的概念

工业机器人是指在工业领域中被广泛应用的多关节机械手、多自由度的机器装置，因其具有一定的自动性，具备实现各种工业加工制造的功能，常被应用于物流、电子、化工等领域。有关于机器人的定义，在很早之前就已经有所定论，人们对机器人的了解也越来越多，随着科学技术的日益发展，已经有部分具有单一功能的机器人被投入应用于人们的生活之中，给人们的生活带来了一定的便捷。但工业机器人的概念还未有详细的概念，定义上所坚持的基础准则相似，但在细节上有一定的差异性。国家标准化机构ISO对工业机器人给出了简要概念，认为其是能够达成自动操控目标、可反复编程、有多个自由度的操控机器，并且还具备丰富的功能性，可运输原料、操控工具、实施一连串的操控工作。这一定义被大部分国家所赞同，我国工业机器人技术的研究和发展尚处于初步阶段，工业机器人的概念会随着发展而逐步完善。我国初步尝试使用机器人来进行工业生产，是在上个世纪中后期，发展至今我国已经拥有了独有的工业机器人科研机构，而且大部分的工业机器人都拥有自动操控系统，自由度在3～6个以上，大多数机器人的腕部位置有1～3个自由度。

2工业机器人技术在智能制造领域中的应用

2.1工业机器人在智能制造生产线设计中焊接方面的应用

在工业制造中常涉及到焊接技术的应用，焊接技术的操作过程需要专业的焊接技术人员完整实施。面对成百上千甚至更多的焊接工作，焊接专业人员背负着沉重的工作任务。焊接专业人员稍有疏忽，后果将不堪设想。为此，在整个智能制造设计的环节中应充分地考虑到这一点，并将焊接机器人投入生产线中。目前，结合各行各业的需求，焊接机器人的种类得到丰富，应用较广的要数点焊机器人和弧焊机器人，工业技术可以针对行业生产需求选择并应用符合条件的工业焊接机器人，将其与智能制造生产线进行有效整合。例如，传统的汽车制造技术已经不能满足市场对汽车的高质量、高需求，部分汽车企业开始创新应用点焊生产线来实施先进的焊接工艺。焊接机器人满足了智能制造生产线更精准的、高质量的要求，是实现工业技术与时俱进的重要基础。

2.2焊机面板参数控制

调整工业机器人的自动焊接工艺时，要根据实际情况合理调整焊接弧长和电压旋钮，确保电弧脉冲的声音中不能有任何短路，从而确保自动焊接系统的质量。同时，在实际焊接作业中，为确保焊接质量，还可以采用反向倾斜的方法，将焊枪反向倾斜到 0~10°，并采用科学、高效的推进方法进行焊接，从而有效控制焊接效果。

2.3煤炭机械行业应用

在小型煤矿的开发过程中，合理地应用各种机械性技术，不经济但却能够有效提升矿山开发的效益，降低企业人工的作业投入量，减少了企业生产成本，同时，也能够较大幅度地降低矿山事故灾害的发生率。近年来，随着中国社会主义市场经济建设的进一步迅速发展，机械行业生产的自动化技术水平日益提高，矿井作业的综合机械化的程度随之也在逐渐提高。煤矿设备具有结构复杂、焊接工艺复杂、品种少、生产规模大等问题。如果用传统的机器人来进行自动焊接，不仅效果不理想，而且还不能提高工作效率。为了解决这个问题，国内很多公司都在电弧焊机器人的应用上进行了合作，目前已经实现了30多种不同类型的自动焊接，包括推杆、连杆、顶梁、底座、中间槽等。在此基础上，完成了液压支架的自动制造和自主研发，并将大量的焊接机器人设备投入大型液压支架零件的制造中。针对目前生产中出现的品种多、批量少的问题，川崎机器人开发的离线软件可以轻松高效地解决。

2.4加工某些具有两面或多边形的零件，以提高生产率

在生产过程中，一些板材材料要求双面或多边形的坡口，这些要求进行两面或多边形加工的工件又可分为非直型和直线型两种。在确定加工过程中，非直线坡口件的选择是由机械手来完成；在确定直角或多边形坡口的时候，可以选用铣边机、导轨切割机和切割机。在采用铣边机时，在加工两面或多边形的直线斜角时，需要对工件进行多次的翻转和装夹；在采用导轨切削机床时，需要多次调整，从而降低了工作效率。采用斜槽切削机械手进行切削时，由于该机械手能灵活地调节多个角度，不需要对工件进行翻转、重新装夹，只需要一次装夹就能完成多个坡口的加工，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。

2.5机器人焊接在汽车制造业的应用

汽车是一个高精度、高强度、高安全性的动态设备，焊接作业占到制造工作量的三分之一，焊接效率的提高、焊接质量的优化是汽车制造业的不老话题，机器人焊接技术在汽车行业的渗透，大大加速了制造周期的前移，在保证制造质量的前提下，生产成本明显降低，赢得了更多市场。尤其采用机器人施焊的铆焊、氩弧焊、激光埋弧焊等已广泛得以应用并且取得了较明显的经济效益。

2.6工程机械中的应用

在工程机械领域，各类工程机械零件中，焊接机器人的应用越来越广泛。例如，挖掘机的动臂、斗杆、挖斗、X 型起重机、主平台、履带梁等，此外，还有装填手的前后车架、自动手之间、推土机后桥箱、站台门方柜、构架、前车架、后转向机、支腿，以及履带起重机、泵车、平地机以及摊铺机等，设备与重点部位的连接上也有了专用的焊接机器人——变位机集成系统。该技术具备安全可靠的特性，具备电弧追踪、接触传感、焊缝专家系统等智能特性，有效地缓解了中厚钢板焊接技术中工件体积大、焊接脚体积大、焊接斜坡处加工的工件组对精度不够的难题。

结语

综上所述，焊接机器人在机械、电气、电控和自动化等方面都有广泛的应用。通过对焊接机器人的构成和运动分析研究，可以对详细运动有一定了解，对以后的分析研究有一定帮助，通过对其在装备制造及大型行业的应用分析，对目前的焊接机器人有一定认识，对以后的应用分析延伸提供方向，对其目前及未来发展方向和技术分析得出前沿研究重点，对以后科研深入研究和企业应用都有一定的指导意义。

参考文献

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