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我国焊接机器人应用和发展现状

2018-05-23

1、焊接机器人的应用
  焊接机器人在工业生产领域表现出的   益、高可靠性、高灵活性的特点为世人瞩目,从第 一台焊接机器人的诞生迄今50多年的发展中,焊接机器人已从   初的点焊机器人扩展到熔化极气体保护焊、钨极氢弧焊、埋弧焊、搅拌摩擦焊、激光焊、等离子焊、气焊等十多种焊接领域,作业范围已从室内延伸到野外、水下、太空、核环境等。焊接机器人正逐步将焊接工人从高疲劳、高危险的劳动环境中解放出来。
  2、焊接机器人及工业机器人的应用情况
  截止2015年底,我国焊接机器人保有量约83081台,比2014年增加了18%,占工业机器人保有量的32.4%。
  近10年我国焊接机器人的销量呈现波浪式增长,焊接机器人在工业机器人中所占的比重在2012年达到顶峰,近几年焊接机器人在工业机器人中所占比重呈下降趋势。这与焊接机器人在万名焊工中的拥有量要远远高于我国工业机器人的平均密度(即制造业万名工人中工业机器人拥有量)有关。根据行业统计,我国2014年焊接材料产量为568万t,扣除出口部分,按照国内自身消耗焊材数量,保守估算2014年我国焊接工人数200万人左右。参照此数据,2014年我国焊接机器人的行业密度约为352台,远远高于同期我国工业机器人的密度36台。而同期全球工业机器人密度    大的   韩国,其工业机器人密度为478台。据不   统计,服务于焊接加工领域的焊机机器人占全球在役工业机器人的一半左右,通过以上数据可以预测焊接机器人在我国还有很大的发展空间。
  3、各类型焊接机器人的应用情况
  目前,我国工业领域应用   多的焊接机器人是弧焊机器人,其主要应用于汽车、工程机械、摩托车、铁路、船舶、航空航天、   、自行车、家电等行业;其次是点焊机器人,点焊机器人主要应用于汽车行业,包括汽车车身、零部件的焊接;然后就是激光焊接机器人,由于激光焊接具有功率密度高、焊缝深宽比大、热影响区小,且容易实现自动化等特点,近几年发展迅速,机器人焊接加工在汽车车身制造领域应用十分广泛。在其他焊接机器人领域,摩擦搅拌焊机器人在铝及铝合金焊接领域发展迅速。
  目前国内市场上的焊接机器人主要分为日系、欧系和国产3种。日系机器人主要来自安川MOTOMAN,OTC、松下、FANUC、神钢ARCMAN、   越、川崎等公司;欧系的有德国KUKA、CLOOS、瑞士的ABB以及奥地利的IGM等公司产品;国产焊接机器人有沈阳新松、广州数控、上海新时达、安徽埃夫特、南京埃斯顿等   产品。根据CRIA公布的2015年中国机器人的市场数据显示,2015年国产焊接机器人的销量约3784台,占中国焊接机器人市场的29.9%,另外70%以上的焊接机器人市场被外国   占据。
  4、焊接机器人应用过程中存在的问题
  虽然焊接机器人在我国焊接生产领域得到了广泛应用,使得相关企业的焊接质量及焊接效率均有了大幅度的提升,但是焊接机器人在应用过程中仍然存在一些问题,有待去      ,主要问题有以下4个方面。
  (1)焊接机器人零部件价格昂贵。受我国工业机器人关键核心零部件技术水平的制约,焊接机器人的主要零部件均依赖   ,这就导致国内焊接机器人的零部件价格昂贵,工业机器人的四大核心部件(减速器、伺服电机、伺服驱动和控制器)一旦损坏动辄就几万甚至十几万的   换费用。以机器人用   减速机为例,据中国机器人网报道:“2015年我国75%的   减速机由日本   ,主要供应商为日本的哈默纳科、纳博特斯克和住友,通常这三家公司卖给机器人四大   巨头的价格为3~5万,卖给国内关系好的客户约7万元,对于大多数普通用户需要以10万元以上的价格才能购买到一台   减速机,而且供货周期较长,这严重影响焊接生产企业的生产计划。”像损坏率比较高的焊炬、炬缆、送丝机价格也在1万左右,这致使很多企业买得起焊接机器人却用不起,这严重阻碍了国内“机器换人”的脚步,阻碍了中国智能制造的发展。
  (2)复杂焊件的焊接编程问题。机器人焊接编程一般包括示教编程和焊接工艺参数编写两部分。对于复杂焊件的机器人焊接,其焊缝一般较多,这就需要耗费大量的时间对其进行示教编程。对于存在变角度坡口的焊缝一般需要进行多重多道焊接,焊接工艺参数的调试及确定也需耗费大量时间,多数复杂焊接需要编写调试多个焊接参数,需要   长的时间来确定相应的工艺参数。这就大大延长了企业新产品的生产周期,从而降低了企业的竞争力。
  (3)机器人与焊件的相对位置发生变化后重新示教问题。自动化焊接加工编程主要是通过示教器控制机器手的行走路径,当焊炬末端到达指定点时,加上相应的动作命令(调用程序、停留时间、送气、送丝、收丝、引弧、熄弧、旋转等),该指定点一般是参照变位机或焊接工装上的焊接工件确定。一旦焊接工件与机器人的相对位置发生变化,焊接程序就得重新示教,这个工作需要耗费大量的时间,该问题是焊接机器人应用过程中经常遇到且比较棘手的问题。
  (4)寻位和清炬辅助时间过长问题。由于焊接组对的一致性普遍达不到机器人直接焊接的要求,机器人在进行焊接之前,一般需要对相应焊件进行寻位(焊缝检测),焊接寻位是根据焊件的形状特征在示教位置的基础上,通过焊丝与工件的接触来确定焊缝的实际位置,并在示教位置的基础上加以矫正(此功能要求工件的实际位置与示教位置不能偏差太大,超过   变差寻位功能将无法使用)。通常一条焊缝至少需要4个寻位点。对于复杂焊件相应的寻位时间太长,这严重影响到了机器人焊接的整体速度。对于弧焊机器人而言,焊接   时间后要对焊炬喷嘴进行清理。目前国内的焊接机器人系统一般采用清炬站对喷嘴进行清理,而清炬站均放在远离工件的   位置。焊接时机器人需频繁地由焊件位置运行到清炬站,再由清炬站运回到焊件位置,这一过程也严重影响机器人的焊接效率。