(論文)焊接機(jī)器人的發(fā)展論文最新優(yōu)秀畢業(yè)論文資料搜集嘔血奉獻(xiàn)

37畢業(yè)設(shè)計(jì)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)：焊接機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用 焊接機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用摘要：中國(guó)裝焊生產(chǎn)線機(jī)械化自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用經(jīng)歷了仿制、自行研制和穩(wěn)步發(fā)展三個(gè)階段。焊接結(jié)構(gòu)制造行業(yè)的大中型骨干企業(yè)焊接專機(jī)將得到普遍應(yīng)用，焊接生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化與自動(dòng)化程度將提高1020個(gè)百分點(diǎn)，焊接機(jī)械化與自動(dòng)化程度將達(dá)到4050%，為了發(fā)展焊接現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)，中國(guó)在“九五”計(jì)劃中已將圍繞計(jì)算機(jī)技術(shù)的CIMS技術(shù)、CAD/CAM、CAPP、CAPM等技術(shù)列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。預(yù)計(jì)焊接生產(chǎn)在以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的先進(jìn)制造技術(shù)的帶動(dòng)下，將有一個(gè)很大的變化，焊接自動(dòng)化也將以嶄新面貌展現(xiàn)在人們面前。在汽車、船舶、鍋爐、工程機(jī)械等制造行業(yè)重點(diǎn)推廣采用焊接機(jī)器人、焊接中心、焊接柔性制造系統(tǒng)300400套，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造及檢查技術(shù)。骨干企業(yè)的焊接現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)將達(dá)到國(guó)際90年代初先進(jìn)水平。當(dāng)然，中國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，科學(xué)技術(shù)水平和工業(yè)生產(chǎn)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較落后，焊接自動(dòng)化水平只能逐漸提高，手工操作在近期內(nèi)仍將占主導(dǎo)地位。本文從自動(dòng)化焊接設(shè)備技術(shù)、焊接自動(dòng)控制技術(shù)、焊接生產(chǎn)線機(jī)械化與自動(dòng)化技術(shù)等方面，對(duì)建國(guó)50多年來(lái)中國(guó)焊接生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的歷程進(jìn)行了回顧，并對(duì)中國(guó)焊接生產(chǎn)機(jī)械化與自動(dòng)化技術(shù)今后的發(fā)展進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：中國(guó),焊接,機(jī)械化,自動(dòng)化,發(fā)展the research on the technological design of Chinese jointing and assembling production lineAbstract：The development of welding mechanization and automation in China has experienced three steps of imitation,independent research and manufacturing and smooth development.This article makes a review on the achievements of welding mechanization and automation China has made in the past 50 years in terms of welding automation device,welding automatic control technology,mechanization and automation technology of welding production line.It also describes the prospects of the future development of welding mechanization and automation in China.Key words：China;welding;mechanization;automation;development 目錄引 言51自動(dòng)焊接設(shè)備技術(shù)的發(fā)展62焊接自動(dòng)控制技術(shù)的狀況研究103焊接機(jī)器人技術(shù)研究1631焊接機(jī)器人20311 焊接機(jī)器人的組成21312 焊接用機(jī)器人的主要結(jié)構(gòu)形式及性能22313點(diǎn)焊機(jī)器人的特點(diǎn)243. 1. 4弧焊機(jī)器人的特點(diǎn)2732焊接機(jī)器人的應(yīng)用29（1）焊接機(jī)器人工作站（單元）30（2） 焊接機(jī)器人生產(chǎn)線314我國(guó)焊接機(jī)器人技術(shù)335焊接機(jī)器人的最新應(yīng)用技術(shù)3651 TCP(tool center point工具中心點(diǎn))自動(dòng)校零技術(shù)3652雙絲焊接技術(shù)3753激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)386結(jié)論39參考文獻(xiàn)40引 言裝焊生產(chǎn)線包括焊接生產(chǎn)機(jī)械化與自動(dòng)化，所包括的內(nèi)容很多，可以指焊接生產(chǎn)過(guò)程焊接工序本身的自動(dòng)控制機(jī)械化與自動(dòng)化，也可以指焊接生產(chǎn)包括備料、運(yùn)輸、組裝、清理、檢驗(yàn)、精整等焊接輔助工序在內(nèi)的全過(guò)程綜合自動(dòng)控制機(jī)械化與自動(dòng)化。不同的焊接類型其機(jī)械化與自動(dòng)化技術(shù)內(nèi)容也不盡相同。1自動(dòng)焊接設(shè)備技術(shù)的發(fā)展發(fā)展焊接生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，首先是從發(fā)展自動(dòng)焊接設(shè)備開(kāi)始的。50年代初，中國(guó)首先引進(jìn)、后仿制了熔化焊的自動(dòng)或半自動(dòng)焊機(jī)。1955年，上海電焊機(jī)廠和上海電器科學(xué)研究所電焊設(shè)備研究室(今為成都電焊機(jī)研究所)仿制成功自動(dòng)和半自動(dòng)埋弧焊機(jī)。到“一.五”計(jì)劃末期，中國(guó)已能仿制生產(chǎn)自動(dòng)焊機(jī)、半自動(dòng)焊機(jī)，還發(fā)展了焊絲自動(dòng)送給和焊槍自動(dòng)行走的自動(dòng)化技術(shù)。至“二五”計(jì)劃期間，中國(guó)的一些主要大中型廠礦企業(yè)在焊接生產(chǎn)中已較普遍地應(yīng)用自動(dòng)焊機(jī)和半自動(dòng)焊機(jī)技術(shù)1。在大型鍋爐廠中自動(dòng)焊的工作量約占40%，14300t遠(yuǎn)洋貨輪上自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊約占全部焊接工作量的60%以上，壁厚205mm的高壓容器、3150t水壓機(jī)壓力缸、和平號(hào)機(jī)車鍋爐及350t橋式吊車等也全都是采用自動(dòng)焊完成的。60年代中期至70年代中期，中國(guó)堅(jiān)持自力更生的方針，獨(dú)立研究發(fā)展自動(dòng)化焊接設(shè)備，其中以半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊技術(shù)發(fā)展較快。中國(guó)的一些研究單位、高等院校和廠礦企業(yè)等自1958年研制成功半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊機(jī)后，到60年代中期在焊接結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)實(shí)踐中已得到廣泛應(yīng)用，如用于鍋駝機(jī)筒身、煉鋼爐殼等的焊接生產(chǎn)。在堆焊、電渣焊、對(duì)焊、縫焊、真空電子束焊等方面，也都發(fā)展了自動(dòng)焊機(jī)。1978年中國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放后，焊接生產(chǎn)機(jī)械化與自動(dòng)化技術(shù)研究開(kāi)發(fā)進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期，走自主發(fā)展和引進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的發(fā)展道路。80年代至90年代初，中國(guó)從國(guó)外引進(jìn)了一批先進(jìn)或較先進(jìn)的自動(dòng)焊接設(shè)備和技術(shù)，如自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊機(jī)、半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊機(jī)、多頭自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)、窄間隙埋弧自動(dòng)焊機(jī)等裝置。通過(guò)消化、吸收與自行開(kāi)發(fā)，中國(guó)的一些電焊機(jī)廠已能自制或與國(guó)外合作生產(chǎn)新型自動(dòng)焊機(jī)，并開(kāi)發(fā)出自動(dòng)化水平較高的電焊機(jī)。在北京埃森焊接展覽會(huì)上，中國(guó)展出的自動(dòng)化焊接設(shè)備、輔機(jī)具與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的展品差距已明顯縮小。例如，哈爾濱焊接研究所研制了具有形變功能帶機(jī)上淬火裝置及自動(dòng)去飛邊裝置的混合式摩擦焊機(jī)，配以自動(dòng)上下料裝置、無(wú)損檢測(cè)裝置等，可用在不同產(chǎn)品的生產(chǎn)線上；沈陽(yáng)電焊機(jī)廠為一汽、二汽等企業(yè)提供了15種成套多頭自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)，其中單機(jī)最大容量達(dá)14100kVA，一次可焊(1.0+1.2)104個(gè)點(diǎn)，工序自動(dòng)化比較先進(jìn)。同期國(guó)內(nèi)還研制出新型半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊機(jī)、LH-300型及LG-400-1自動(dòng)等離子弧焊機(jī)、自動(dòng)高速或多絲窄間隙埋弧焊機(jī)、NBA1-500型半自動(dòng)氬弧焊機(jī)等。到1995年，中國(guó)生產(chǎn)的自動(dòng)和半自動(dòng)焊機(jī)已占焊機(jī)總量的5.7%2，為發(fā)展焊接生產(chǎn)機(jī)械化自動(dòng)化提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。特別值得提到的是，50年代末至60年代，中國(guó)開(kāi)始發(fā)展專用焊接自動(dòng)機(jī)，例如開(kāi)發(fā)了同時(shí)裝焊雙面連續(xù)式間斷焊縫的T形梁裝焊自動(dòng)機(jī)，4個(gè)焊頭同時(shí)對(duì)箱形梁的4條焊縫施焊的4級(jí)CO2氣體保護(hù)自動(dòng)焊機(jī)等。60年代末期，哈爾濱鍋爐廠等單位開(kāi)發(fā)成功的摩擦焊、一次穿透等離子弧焊和自動(dòng)填絲TIG焊機(jī)，應(yīng)用于直管接長(zhǎng)。武漢鍋爐廠、東方鍋爐廠從德國(guó)BABCOCK公司引進(jìn)了一次焊成壁厚為6mm的RRS76型直管接長(zhǎng)TIG專用焊機(jī)。以后又發(fā)展了大量的專用焊接自動(dòng)機(jī)，廣泛應(yīng)用在石油、化工、工程機(jī)械、摩托車、汽車、建筑等部門的焊接結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)中。中國(guó)在“七五”至“八五”計(jì)劃期間，專用成套焊接設(shè)備發(fā)展較快。如電站鍋爐壓力容器部件的焊接，鍋爐組成部件流水作業(yè)焊接生產(chǎn)線，包括工件下料、焊接、焊后清理、校正和焊后檢查等工序。針對(duì)鍋爐部件生產(chǎn)線的需要，經(jīng)過(guò)不懈的努力，開(kāi)發(fā)了十余種機(jī)械化和自動(dòng)化程度比較高的系列專用成套焊接設(shè)備，基本上滿足了國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的需要，改變了依賴進(jìn)口的被動(dòng)局面，加速了我國(guó)鍋爐壓力容器行業(yè)實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程機(jī)械化和自動(dòng)化的進(jìn)程。例如：(1)鍋爐集箱焊接。1986年，武漢鍋爐廠從德國(guó)BABCOCK公司引進(jìn)了集箱管座TIG/SAW專用自動(dòng)焊接裝置，國(guó)內(nèi)北京精藝焊接技術(shù)聯(lián)合公司開(kāi)發(fā)了類似德國(guó)BABCOCK公司集箱管座TIG/SAW專用自動(dòng)焊接裝置，應(yīng)用在四川鍋爐廠；(2)鍋爐蛇形管焊接?！捌呶濉庇?jì)劃期間，各鍋爐廠從瑞典、美國(guó)等國(guó)家引進(jìn)了各種管子全位置自動(dòng)焊接設(shè)備，對(duì)固定位置管子實(shí)現(xiàn)機(jī)械化全位置焊接。同期，北京精藝焊接技術(shù)聯(lián)合公司等單位研制成功鍋爐蛇形管全位置TIG自動(dòng)焊接設(shè)備，為適應(yīng)不同管徑規(guī)格，配備了系列焊接機(jī)頭，并成功地運(yùn)用于生產(chǎn)；(3)直管接長(zhǎng)焊接。80年代末期，哈爾濱鍋爐廠、上海鍋爐廠、東方鍋爐廠等先后從日本KKK公司、瑞典ESAB公司、加拿大CE公司引進(jìn)了相應(yīng)的MIG/MAG、MIG/MAG/TIG、TIG熱絲直管接長(zhǎng)專用焊機(jī)，采用可編程控制器，對(duì)工件送進(jìn)、對(duì)中定位、夾緊、焊槍到位、焊接、擺動(dòng)、每層自動(dòng)提升、停焊焊槍推出、管子松開(kāi)、管子送出等焊接程序?qū)崿F(xiàn)程序控制，各項(xiàng)焊接規(guī)范參數(shù)可以事先預(yù)置。北京精藝焊接技術(shù)聯(lián)合公司、北京特種工藝研究所和成都電焊機(jī)研究所等單位也研制成功TIG加填絲、MIG/MAG/TIG和TIG熱絲直管接長(zhǎng)焊接設(shè)備，并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際；(4)膜式水冷壁焊接?！捌呶濉庇?jì)劃期間，上海鍋爐廠、武漢鍋爐廠等從德國(guó)引進(jìn)了KOMESMA800型、1600型、P3200型膜式水冷壁專用成套焊接設(shè)備，哈爾濱鍋爐廠、東方鍋爐廠相繼從日本三菱重工引進(jìn)了膜式水冷壁管雙面MAG專用成套焊接設(shè)備。90年代初，北京精藝焊接技術(shù)聯(lián)合公司等單位自行開(kāi)發(fā)成功適于管屏焊接的多頭埋弧自動(dòng)焊接設(shè)備和多頭MAG自動(dòng)焊專用系列焊接設(shè)備，至此，結(jié)束了我國(guó)膜式水冷壁專用焊機(jī)依賴進(jìn)口的被動(dòng)局面?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)已有十多家工業(yè)鍋爐廠使用國(guó)產(chǎn)膜式水冷壁專用焊接設(shè)備。2焊接自動(dòng)控制技術(shù)的狀況研究焊接自動(dòng)控制是焊接生產(chǎn)機(jī)械化自動(dòng)化的關(guān)鍵，50年來(lái)中國(guó)在焊接自動(dòng)控制方面有了長(zhǎng)足發(fā)展，技術(shù)水平不斷提高，并取得了許多應(yīng)用成果。在焊接過(guò)程的焊道(縫)自動(dòng)控制方面，5060年代發(fā)展了有軌道小車自動(dòng)焊機(jī)。70年代后期發(fā)展了無(wú)軌道小車自動(dòng)焊機(jī)，并取得了專利。在焊縫跟蹤方面，由于發(fā)展了各種類型的傳感器技術(shù)，控制坐標(biāo)已從單坐標(biāo)和雙坐標(biāo)發(fā)展到了多坐標(biāo)。5060年代多采用接觸跟蹤，西安交通大學(xué)和三橋機(jī)車車輛廠是中國(guó)從事接觸跟蹤和電磁跟蹤研究較早的單位之一。6070年代后期發(fā)展了電磁跟蹤、光電跟蹤、電弧跟蹤、激光跟蹤等非接觸跟蹤技術(shù)，例如，華中理工大學(xué)與湖北造船廠合作研制成功全位置電磁跟蹤氣體保護(hù)焊機(jī)，跟蹤精度達(dá)1mm；華南理工大學(xué)與廣州造船廠共同研制的電磁立焊縫自動(dòng)跟蹤焊機(jī)，用在萬(wàn)噸輪的焊接上；天水電氣傳動(dòng)研究所和上海造船工藝研究所合作，研制的光電跟蹤裝置用于螺旋管焊接和船舶的焊接生產(chǎn)中；哈爾濱焊接研究所與遼陽(yáng)鋼廠合作研制的激光跟蹤裝置用于螺旋管焊接自動(dòng)生產(chǎn)線，等等。80年代后期，微機(jī)跟蹤和電視跟蹤技術(shù)得到迅速發(fā)展，從而為傳統(tǒng)焊接自動(dòng)化向現(xiàn)代焊接自動(dòng)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。我國(guó)研制成功各種新型傳感技術(shù)和視覺(jué)傳感器后，焊接自 適應(yīng)控制技術(shù)又有了較大發(fā)展?！拔逦濉庇?jì)劃期間，冶金部建筑科學(xué)研究院研制成功電偶插入法(或紅外法)，對(duì)熔池溫度進(jìn)行自適應(yīng)控制。上海交通大學(xué)用光敏晶體管作熔透?jìng)鞲衅鳎玫入x子焊接熔池背面高溫輻射場(chǎng)或小孔效應(yīng)的等離子焰流的變化來(lái)控制焊接速度，實(shí)現(xiàn)了等離子焊接過(guò)程中熔透度的自適應(yīng)控制。70年代末3，清華大學(xué)潘際鑾院士對(duì)電弧傳感器跟蹤焊縫做了大量研究，80年代末，潘院士在電弧傳感器結(jié)構(gòu)及控制方面又有新研究，研制出一種空心馬達(dá)式高速旋轉(zhuǎn)掃描電弧傳感器，并成功地對(duì)一種無(wú)道軌的自動(dòng)小車進(jìn)行跟蹤控制，獲得了專利。清華大學(xué)研究的CCD圖象處理傳感器對(duì)焊縫背面橫向溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)及圖象處理在窄間隙MIG/MAG焊在線檢測(cè)中的應(yīng)用，做到適時(shí)焊接質(zhì)量(熔透)控制。北京航空航天大學(xué)研究的CCD圖象處理傳感器在螺旋縫間隙調(diào)整中的應(yīng)用，能較精確地檢測(cè)焊縫間隙大小?，F(xiàn)代焊接生產(chǎn)自適應(yīng)控制離不開(kāi)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。70年代末，中國(guó)開(kāi)始發(fā)展焊接生產(chǎn)中微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用技術(shù)，采用可編程序控制器和微處理機(jī)控制全位置自動(dòng)焊和弧焊機(jī)器人電源，自動(dòng)焊接過(guò)程的程序控制等，到80年代已取得實(shí)際應(yīng)用成果。例如，上海交通大學(xué)研制的CMC-80型微處理機(jī)應(yīng)用在超薄板焊接過(guò)程的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)位控制、熔透度適應(yīng)控制、電流波形調(diào)節(jié)與恒流控制，并能顯示出班產(chǎn)量及廢品率等功能。黎明發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司研制的微處理機(jī)控制點(diǎn)焊質(zhì)量技術(shù)，具有產(chǎn)生分流時(shí)能自動(dòng)補(bǔ)償、能探測(cè)電極端面磨損，并可將飛濺抑制在最小限度。北京工業(yè)大學(xué)研制成功利用光導(dǎo)纖維的紅外成象電視監(jiān)控及采用TP-801型微型計(jì)算機(jī)監(jiān)控的TIG焊縫熔寬自適應(yīng)控制技術(shù)。水電部電力建設(shè)研究所研制成功的微處理機(jī)應(yīng)用在小徑管脈沖TIG自動(dòng)焊的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了焊接順序自動(dòng)控制、工位自動(dòng)轉(zhuǎn)換及獲得多種電流波形。研制的微處理機(jī)應(yīng)用在多點(diǎn)焊的控制系統(tǒng)中，成功地解決了處于惡劣環(huán)境中的多點(diǎn)焊機(jī)的動(dòng)作程序及自動(dòng)焊接程序的控制，并可進(jìn)行多點(diǎn)焊機(jī)的群控，從而提高了焊接生產(chǎn)自動(dòng)化水平。北京航空工藝研究所將微處理機(jī)應(yīng)用于電子束焊機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)程序中的時(shí)間、焊接規(guī)范、電子束偏轉(zhuǎn)等的自動(dòng)控制。此外，703所研制成功微處理機(jī)控制6軸TIG焊系統(tǒng)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制成功單片機(jī)控制高精度激光跟蹤系統(tǒng)，西北工業(yè)大學(xué)研制成功微處理機(jī)控制熔化極脈沖窄間隙焊縫自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)等，都獲得了較好的自動(dòng)控制效果。計(jì)算機(jī)圖象法控制技術(shù)也在80年代研究成功，如水電部電力建設(shè)研究所研制成功DL-64固態(tài)圖象傳感器進(jìn)行焊縫跟蹤的裝置。80年代還發(fā)展了微型計(jì)算機(jī)圖象處理焊縫對(duì)中技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)模式識(shí)別自動(dòng)檢測(cè)焊縫缺陷技術(shù)，開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)，并都已取得實(shí)際應(yīng)用成果。焊接用機(jī)械手中國(guó)也于70年代末研制成功。上海電焊機(jī)廠與上海電動(dòng)工具研究所合作，研制成功用于上海牌轎車底盤焊接的直角坐標(biāo)、四個(gè)軸的焊接機(jī)械手。哈爾濱焊接研究所研制的五軸示教型機(jī)械手是一種通用性很強(qiáng)的焊接自動(dòng)化機(jī)械，可用于CO2焊、氬弧焊、等離子弧焊等多種焊接方法和切割。在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，中國(guó)于70年代末開(kāi)始發(fā)展焊接機(jī)器人及采用計(jì)算機(jī)對(duì)多臺(tái)焊接設(shè)備進(jìn)行群控的技術(shù)。1985年哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制成功中國(guó)第一臺(tái)HY-1型焊接機(jī)器人。1987年北京機(jī)床研究所為天津自行車二廠研制出用于焊接自行車前三角架的TJR-G1型弧焊機(jī)器人，為“二汽”研制出用于焊接?xùn)|風(fēng)牌汽車系列駕駛室及車身的點(diǎn)焊機(jī)器人。上海交通大學(xué)研制的“上海1號(hào)”、“上海2號(hào)”和廣州機(jī)床研究所等研制的示教型機(jī)器人也都具有可供弧焊或點(diǎn)焊的功能，有的還有自動(dòng)跟蹤、尋找起始點(diǎn)和保持姿勢(shì)等功能。90年代初，自行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制造并投入運(yùn)行的中國(guó)第一臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人，成功地應(yīng)用在卡車駕駛室裝焊生產(chǎn)線上。轎車車身焊裝線上也應(yīng)用了機(jī)器人技術(shù)。據(jù)1997年不完全統(tǒng)計(jì)4，全國(guó)使用焊接機(jī)器人的企業(yè)約70家，共約500余臺(tái)，機(jī)器人焊接工作站約300個(gè)，其中國(guó)產(chǎn)的約占6%。中國(guó)工廠目前所安裝的焊接機(jī)器人，其技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際從70年代末到90年代初的不同水平。國(guó)內(nèi)已具備點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人設(shè)計(jì)制造能力的廠家近10家，有10余所大學(xué)和研究所具有多年從事機(jī)器人焊接相關(guān)技術(shù)的研究歷史，取得了許多達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的學(xué)術(shù)成果和較高水平的應(yīng)用技術(shù)成果。1997年，沈陽(yáng)第一機(jī)床廠與沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所合作，北京首都鋼鐵公司與日本株式會(huì)社安川電機(jī)等合作，已開(kāi)始建廠生產(chǎn)以焊接機(jī)器人為主的專門產(chǎn)業(yè)，合作發(fā)展焊接機(jī)器人。現(xiàn)代焊接自動(dòng)化的主要標(biāo)志是焊接過(guò)程控制系統(tǒng)的智能化、焊接生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性化以及焊接生產(chǎn)系統(tǒng)的集成化。80年代中期，中國(guó)開(kāi)始發(fā)展焊接專家系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)焊接智能技術(shù)。1986年前后，中國(guó)的一些高等學(xué)校已開(kāi)始研究焊接軟件，以后一些科研院所和企業(yè)也進(jìn)行了焊接軟件的開(kāi)發(fā)工作。1988年南昌航空工業(yè)學(xué)院方宇洞等嘗試用PROLOG語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出鋁合金焊接方法的選擇專家系統(tǒng)。同年清華大學(xué)施克仁等用LISP語(yǔ)言編寫出一個(gè)焊接材料選擇系統(tǒng)。以后，天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、哈爾濱鍋爐廠等也分別研制了焊接材料選擇專家系統(tǒng)、低合金高強(qiáng)度鋼冷裂紋專家系統(tǒng)演示原型。進(jìn)入90年代后，中國(guó)加快發(fā)展焊接生產(chǎn)中計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)步伐，跟蹤模擬與仿真、離線編程、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、機(jī)器人協(xié)調(diào)控制、柔性生產(chǎn)線等應(yīng)用技術(shù)發(fā)展較快。僅焊接專家系統(tǒng)而言，到1993年中國(guó)已發(fā)表的焊接過(guò)程專家系統(tǒng)有近20個(gè)。1995年清華大學(xué)陳丙森等推出商品化的“通用型弧焊工藝專家系統(tǒng)”，該系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性和簡(jiǎn)潔、方便、友好的人機(jī)接口裝置。與此同時(shí)，使用計(jì)算機(jī)控制的焊接設(shè)備如管管板TIG自動(dòng)焊機(jī)、球形儲(chǔ)罐全位置自動(dòng)焊機(jī)等先進(jìn)的自動(dòng)化焊接設(shè)備已在生產(chǎn)中使用，也有一些廠家利用CAD設(shè)計(jì)軟件直接與數(shù)控切割機(jī)接口進(jìn)行相貫線等復(fù)雜曲線工件的下料，大大提高了焊接結(jié)構(gòu)的制造質(zhì)量和生產(chǎn)率。需要指出的是，中國(guó)焊接軟件的研制開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，與國(guó)外相比還有很大差距，特別是真正形成商品化的軟件很少。由于缺乏軟件開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，以及受到較多限制的原因，中國(guó)計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展對(duì)比于國(guó)外相對(duì)滯后。即使開(kāi)發(fā)了軟件原型，也因種種原因而難以使研制的軟件最終成為商品化的產(chǎn)品推廣應(yīng)用。還由于中國(guó)執(zhí)行的焊接標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外有所不同，自主開(kāi)發(fā)適應(yīng)國(guó)情廠情的焊接應(yīng)用軟件是唯一可行的道路。計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展已成為推動(dòng)各行各業(yè)技術(shù)革命的主要力量。為了迅速開(kāi)辟焊接生產(chǎn)中的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，焊接學(xué)會(huì)與焊接協(xié)會(huì)聯(lián)合，分別于1992年9月及1996年10月在山西太原召開(kāi)了“計(jì)算機(jī)在焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用與技術(shù)交流會(huì)”5，充分認(rèn)識(shí)到開(kāi)發(fā)焊接應(yīng)用軟件是在焊接生產(chǎn)中推廣應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵。商定組織有待發(fā)展的重要軟件的協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)，在有限的目標(biāo)上跟蹤和趕上世界高新技術(shù)發(fā)展。因此大大地推動(dòng)了中國(guó)焊接工程應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)程。3焊接機(jī)器人技術(shù)研究建立流水式的焊接生產(chǎn)線為最大限度地實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)械化與自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。中國(guó)的焊接生產(chǎn)，逐步發(fā)展了焊接自動(dòng)機(jī)、焊接中心和焊接生產(chǎn)線機(jī)械化自動(dòng)化技術(shù)。中國(guó)在60年代初期開(kāi)始發(fā)展焊接生產(chǎn)線，例如哈爾濱鍋爐廠、沈陽(yáng)變壓器廠等相繼建立了鍋爐蛇形管、變壓器散熱器管焊接件的自動(dòng)生產(chǎn)線，取得了顯著的成績(jī)。70年代焊接生產(chǎn)線機(jī)械化自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展較快，例如：輕工行業(yè)的上海自行車廠、天津自行車廠等發(fā)展了自行車車架釬焊生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)由管子和管接頭等12個(gè)零件在自動(dòng)控制下進(jìn)行鹽溶釬焊生產(chǎn)；汽車行業(yè)的南京汽車制造廠等發(fā)展了汽車后橋殼及總成裝置生產(chǎn)線，車輪合成自動(dòng)裝焊生產(chǎn)線；鍋爐行業(yè)的中小直徑管(體)節(jié)焊接生產(chǎn)線；石油行業(yè)的直縫管、螺旋縫管焊接自動(dòng)生產(chǎn)線；建筑行業(yè)的鋼筋網(wǎng)裝焊自動(dòng)或半自動(dòng)生產(chǎn)線等。到70年代末，相當(dāng)多的批量較大的焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)，都程度不等地發(fā)展應(yīng)用了各種類型的焊接生產(chǎn)線技術(shù)。由于自動(dòng)控制系統(tǒng)、可編程序控制器、微處理機(jī)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等在焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用，80年代以后，中國(guó)發(fā)展了采用焊接方法的自動(dòng)控制、焊接過(guò)程的自動(dòng)控制，用自動(dòng)傳送裝置、專用焊接設(shè)備及電控部分等組成的焊接中心和焊接生產(chǎn)自動(dòng)線，較廣泛地應(yīng)用在汽車、船舶、核能、電站、鍋爐、礦山機(jī)械等行業(yè)中，不斷提高焊接生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。例如：發(fā)展了12極鍋爐模式壁焊接中心、CA141車輪合成內(nèi)環(huán)縫焊接中心、輕型汽車車輪合成內(nèi)環(huán)縫焊接中心、EQ140車輪合成內(nèi)環(huán)縫焊接中心等；焊接自動(dòng)生產(chǎn)線有：汽車車輪合成沖焊自動(dòng)裝焊線，汽車車身裝焊線，輕型越野汽車車身總成裝焊線，汽車半軸合成閃光對(duì)接焊自動(dòng)裝焊線或雙頭CO2焊機(jī)多工位自動(dòng)裝焊線、摩托車車架裝焊線等。汽車橋殼改成沖焊工藝后，重型汽車引進(jìn)了奧地利斯太爾91系列橋殼工藝，建立了一條年產(chǎn)2萬(wàn)根橋殼的生產(chǎn)線。該線采用雙頭自動(dòng)焊機(jī)焊接橋殼縱焊縫，做到不開(kāi)坡口一次成形，焊透率達(dá)70%。后蓋環(huán)縫采用Ar+CO2混合氣體保護(hù)焊。湖北隨州鋼圈廠等建立了以型材卷圓機(jī)、閃光對(duì)焊機(jī)、擋圈擴(kuò)切組合機(jī)和車輪試驗(yàn)臺(tái)等組成的車輪輪輻合成生產(chǎn)自動(dòng)線。80年代中期以后，汽車、摩托車等行業(yè)發(fā)展焊接生產(chǎn)線上應(yīng)用機(jī)器人焊接技術(shù)突出，在中國(guó)現(xiàn)代的工廠里可以看到那一排排焊接機(jī)器人正在揮舞著鋼鐵的臂膀認(rèn)真操作的場(chǎng)景。1986年嘉陵工業(yè)股份有限公司(集團(tuán))引進(jìn)美國(guó)焊接機(jī)械手，與原有車架焊接生產(chǎn)線結(jié)合，形成了5條先進(jìn)的專業(yè)生產(chǎn)線?！捌呶濉庇?jì)劃期間，幾乎所有主要汽車制造廠都對(duì)車身裝焊生產(chǎn)線進(jìn)行了改造，較多地在車身裝焊線上應(yīng)用機(jī)器人焊接技術(shù)。1987年在早先建成的CA141型駕室裝焊線上裝備了一臺(tái)聯(lián)邦德國(guó)KUKA公司的LR662/100點(diǎn)焊機(jī)器人，用來(lái)點(diǎn)焊車身頂蓋上的99個(gè)焊點(diǎn)。南京汽車制造廠、北京汽車制造廠、天津汽車制造廠等新車身裝焊線在改造后也采用了弧焊或點(diǎn)焊機(jī)器人。大客車和專用車的車身生產(chǎn)中傳統(tǒng)手工鈑金工作業(yè)已逐步由機(jī)械化代替，車身、車架裝焊生產(chǎn)線機(jī)械化自動(dòng)化程度大大提高。進(jìn)入90年代后，中國(guó)焊接界把實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化作為戰(zhàn)略目標(biāo)，已在各行業(yè)的科技發(fā)展規(guī)劃中付諸實(shí)施。大力發(fā)展焊接生產(chǎn)自動(dòng)化和過(guò)程控制智能化技術(shù)，發(fā)展焊接生產(chǎn)線和柔性制造技術(shù)，發(fā)展應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等。1993年6月在青島召開(kāi)的中國(guó)焊接學(xué)會(huì)第七次全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議就是以“焊接先進(jìn)技術(shù)與自動(dòng)化”為主題內(nèi)容，1995年5月在合肥召開(kāi)了全國(guó)機(jī)械行業(yè)焊接自動(dòng)化研討會(huì)。這兩次會(huì)議對(duì)中國(guó)焊接生產(chǎn)機(jī)械化自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用起到推動(dòng)作用。到“八五”計(jì)劃末期，國(guó)產(chǎn)CO2半自動(dòng)焊機(jī)在全國(guó)推廣使用的范圍迅速擴(kuò)大，自動(dòng)鎢極氬弧焊、垂直自動(dòng)立焊與橫焊、多頭電阻點(diǎn)焊等得到較普遍應(yīng)用。建立了如電站鍋爐蛇形管組焊及系統(tǒng)彎管自動(dòng)生產(chǎn)線、膜式水冷壁管排鋼管組裝和焊接自動(dòng)生產(chǎn)線、鍋爐鋼結(jié)構(gòu)H型鋼焊接流水生產(chǎn)線等。東方鍋爐廠周有培等研制投入生產(chǎn)實(shí)際的新二條蛇形管自動(dòng)生產(chǎn)線于1995年通過(guò)鑒定，具有90年代國(guó)際先進(jìn)水平。西安重型機(jī)械研究所研制的219mm鋼管直縫高頻連續(xù)焊接機(jī)組，由20余臺(tái)單機(jī)和機(jī)組組成的全連續(xù)生產(chǎn)線采用PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)卷矯平、剪切對(duì)焊、活塞儲(chǔ)存等一系列動(dòng)作的自動(dòng)工作制，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平。鍋爐集箱密排短接管焊接生產(chǎn)線、推土機(jī)及挖掘機(jī)部件焊接生產(chǎn)線等都采用了機(jī)器人技術(shù)?！岸苯⒘艘院附訖C(jī)械手和機(jī)器人為主的東風(fēng)牌汽車系列駕駛室及車身的焊接生產(chǎn)線，達(dá)到國(guó)際90年代先進(jìn)水平?！耙黄备避嚰軓S在幾千平方米的面積上使用27臺(tái)弧焊機(jī)器人，白山市轎車廠開(kāi)發(fā)了奧迪車門鋁合金弧焊機(jī)器人工作站，嘉陵工業(yè)股份有限公司(集團(tuán))開(kāi)發(fā)了摩托車車架弧焊機(jī)器人焊接生產(chǎn)線。上海大眾轎車廠等企業(yè)也發(fā)展了點(diǎn)焊機(jī)器人焊接汽車側(cè)框(墻)柔性生產(chǎn)線技術(shù)，工程機(jī)械行業(yè)的山東濰坊推土機(jī)廠、合肥日立挖掘機(jī)廠等都發(fā)展了弧焊機(jī)器人焊接車架及框架組件。柳州工程機(jī)械廠、常州林業(yè)機(jī)械廠等廠的工程機(jī)械構(gòu)件生產(chǎn)已建成5條較先進(jìn)的機(jī)器人柔性焊接制造系統(tǒng)FMS，等等，說(shuō)明中國(guó)焊接生產(chǎn)線機(jī)械化自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用，已由傳統(tǒng)機(jī)械化自動(dòng)化向現(xiàn)代自動(dòng)化方向發(fā)展。31焊接機(jī)器人圖1 焊接機(jī)器人的基本組成a)弧焊機(jī)器人 b)點(diǎn)焊機(jī)器人焊接機(jī)器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機(jī)器人。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）工業(yè)機(jī)器人術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)的定義，工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動(dòng)控制操作機(jī)（Manipulator），具有三個(gè)或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的用途，機(jī)器人最后一個(gè)軸的機(jī)械接口，通常是一個(gè)連接法蘭，可接裝不同工具或稱末端執(zhí)行器。焊接機(jī)器人就是在工業(yè)機(jī)器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊（割）槍的，使之能進(jìn)行焊接，切割或熱噴涂。1311 焊接機(jī)器人的組成焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。而焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源，（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機(jī)（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對(duì)于智能機(jī)器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。圖1a、b表示弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人的基本組成。312 焊接用機(jī)器人的主要結(jié)構(gòu)形式及性能圖2 焊接用機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)形式a) 平行四邊形式機(jī)器人 b) 側(cè)置式（擺式）機(jī)器人世界各國(guó)生產(chǎn)的焊接用機(jī)器人基本上都屬關(guān)節(jié)式機(jī)器人，絕大部分有6個(gè)軸。其中，1、2、3軸可將末端工具送到不同的空間位置，而4、5、6軸解決工具姿態(tài)的不同要求。焊接機(jī)器人本體的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：一種為平行四邊形結(jié)構(gòu)，一種為側(cè)置式（擺式）結(jié)構(gòu)，如圖2a、b所示。側(cè)置式（擺式）結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是上、下臂的活動(dòng)范圍大，使機(jī)器人的工作空間幾乎能達(dá)一個(gè)球體。因此，這種機(jī)器人可倒掛在機(jī)架上工作，以節(jié)省占地面積，方便地面物件的流動(dòng)。但是這種側(cè)置式機(jī)器人，2、3軸為懸臂結(jié)構(gòu)，降低機(jī)器人的剛度，一般適用于負(fù)載較小的機(jī)器人，用于電弧焊、切割或噴涂。平行四邊形機(jī)器人其上臂是通過(guò)一根拉桿驅(qū)動(dòng)的。拉桿與下臂組成一個(gè)平行四邊形的兩條邊。故而得名。早期開(kāi)發(fā)的平行四邊形機(jī)器人工作空間比較?。ň窒抻跈C(jī)器人的前部），難以倒掛工作。但80年代后期以來(lái)開(kāi)發(fā)的新型平行四邊形機(jī)器人，已能把工作空間擴(kuò)大到機(jī)器人的頂部、背部及底部，又沒(méi)有測(cè)置式機(jī)器人的剛度問(wèn)題，從而得到普遍的重視。這種結(jié)構(gòu)不僅適合于輕型也適合于重型機(jī)器人。近年來(lái)點(diǎn)焊用機(jī)器人（負(fù)載100150kg）大多選用平行四邊形結(jié)構(gòu)形式的機(jī)器人。 上述兩種機(jī)器人各個(gè)軸都是作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故采用伺取電機(jī)通過(guò)擺線針輪（RV）減速器（13軸）及諧波減速器（16軸）驅(qū)動(dòng)。在80年代中期以前，對(duì)于電驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人都是用直流伺服電機(jī)，而80年代后期以來(lái)，各國(guó)先后改用交流伺服電機(jī)。由于交流電機(jī)沒(méi)有碳刷，動(dòng)特性好，使新型機(jī)器人不僅事故率低，而且免維修時(shí)間大為增長(zhǎng)，加（減）速度也快。一些負(fù)載16kg以下的新的輕型機(jī)器人其工具中心點(diǎn)（TCP）的最高運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)3m/s以上，定位準(zhǔn)確，振動(dòng)小。同時(shí)，機(jī)器人的控制柜也改用32位的微機(jī)和新的算法，使之具有自行優(yōu)化路徑的功能，運(yùn)行軌跡更加貼近示教的軌跡，如圖3所示。圖3 有無(wú)自動(dòng)優(yōu)化路徑功能的機(jī)器人其運(yùn)動(dòng)軌跡的對(duì)比度313點(diǎn)焊機(jī)器人的特點(diǎn)點(diǎn)焊機(jī)器人（如圖4所示）的基本功能 點(diǎn)焊對(duì)所用的機(jī)器人的要求是不很高的。因?yàn)辄c(diǎn)焊只需點(diǎn)位控制，至于焊鉗在點(diǎn)與點(diǎn)之間的移動(dòng)軌跡沒(méi)有嚴(yán)格要求。這也是機(jī)器人最早只能用于點(diǎn)焊的原因。點(diǎn)焊用機(jī)器人不僅要有足夠的負(fù)載能力，而且在點(diǎn)與點(diǎn)之間移位時(shí)速度要快捷，動(dòng)作要平穩(wěn)，定位要準(zhǔn)確，以減少移位的時(shí)間，提高工作效率。點(diǎn)焊機(jī)器人需要有多大的負(fù)載能力，取決于所用的焊鉗形式。對(duì)于用與變壓器分離的焊鉗，3045kg負(fù)載的機(jī)器人就足夠了。但是，這種焊鉗一方面由于二次電纜線長(zhǎng)，電能損耗大，也不利于機(jī)器人將焊鉗伸入工件內(nèi)部焊接；另一方面電纜線隨機(jī)器人運(yùn)動(dòng)而不停擺動(dòng)，電纜的損壞較快。因此，目前逐漸增多采用一體式焊鉗。這種焊鉗連同變壓器質(zhì)量在70kg左右?？紤]到機(jī)器人要有足夠的負(fù)載能力，能以較大的加速度將焊鉗送到空間位置進(jìn)行焊接，一般都選用100150kg負(fù)載的重型機(jī)器人。為了適應(yīng)連續(xù)點(diǎn)焊時(shí)焊鉗短距離快速移位的要求。新的重型機(jī)器人增加了可在0.3s內(nèi)完成50mm位移的功能。這對(duì)電機(jī)的性能，微機(jī)的運(yùn)算速度和算法都提出更高的要求。圖4 120公斤點(diǎn)焊機(jī)器人圖5 電伺服點(diǎn)焊鉗示意圖 點(diǎn)焊機(jī)器人的焊接裝備，由于采用了一體化焊鉗，焊接變壓器裝在焊鉗后面，所以變壓器必須盡量小型化。對(duì)于容量較小的變壓器可以用50Hz工頻交流，而對(duì)于容量較大的變壓器，已經(jīng)開(kāi)始采用逆變技術(shù)把50Hz工頻交流變?yōu)?00700Hz交流，使變壓器的體積減少、減輕。變壓后可以直接用600700Hz交流電焊接，也可以再進(jìn)行二次整流，用直流電焊接。焊接參數(shù)由定時(shí)器調(diào)節(jié)，參見(jiàn)圖1b。新型定時(shí)器已經(jīng)微機(jī)化，因此機(jī)器人控制柜可以直接控制定時(shí)器，無(wú)需另配接口。點(diǎn)焊機(jī)器人的焊鉗，通常用氣動(dòng)的焊鉗，氣動(dòng)焊鉗兩個(gè)電極之間的開(kāi)口度一般只有兩級(jí)沖程。而且電極壓力一旦調(diào)定后是不能隨意變化的。近年來(lái)出現(xiàn)一種新的電伺服點(diǎn)焊鉗，如圖5所示。焊鉗的張開(kāi)和閉合由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，碼盤反饋，使這種焊鉗的張開(kāi)度可以根據(jù)實(shí)際需要任意選定并預(yù)置。而且電極間的壓緊力也可以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。這種新的電伺服點(diǎn)焊鉗具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）每個(gè)焊點(diǎn)的焊接周期可大幅度降低，因?yàn)楹搞Q的張開(kāi)程度是由機(jī)器人精確控制的，機(jī)器人在點(diǎn)與點(diǎn)之間的移動(dòng)過(guò)程、焊鉗就可以開(kāi)始閉合；而焊完一點(diǎn)后，焊鉗一邊張開(kāi)，機(jī)器人就可以一邊位移，不必等機(jī)器人到位后焊鉗才閉會(huì)或焊鉗完全張開(kāi)后機(jī)器人再移動(dòng)； 2）焊鉗張開(kāi)度可以根據(jù)工件的情況任意調(diào)整，只要不發(fā)生碰撞或干涉盡可能減少?gòu)堥_(kāi)度，以節(jié)省焊鉗開(kāi)度，以節(jié)省焊鉗開(kāi)合所占的時(shí)間。 3）焊鉗閉合加壓時(shí)，不僅壓力大小可以調(diào)節(jié)，而且在閉合時(shí)兩電極是輕輕閉合，減少撞擊變形和噪聲。3. 1. 4弧焊機(jī)器人的特點(diǎn)弧焊用機(jī)器人（如圖6所示）的基本功能 弧焊過(guò)程比點(diǎn)焊過(guò)程要復(fù)雜得多，工具中心點(diǎn)（TCP），也就是焊絲端頭的運(yùn)動(dòng)軌跡、焊槍姿態(tài)、焊接參數(shù)都要求精確控制。所以，弧焊用機(jī)器人除了前面所述的一般功能外，還必須具備一些適合弧焊要求的功能。 雖然從理論上講，有5個(gè)軸的機(jī)器人就可以用于電弧焊，但是對(duì)復(fù)雜形狀的焊縫，用5個(gè)軸的機(jī)器人會(huì)有困難。因此，除非焊縫比較簡(jiǎn)單，否則應(yīng)盡量選用6軸機(jī)器人。 弧焊機(jī)器人除前面圖2提及的在作“之”字形拐角焊或小直徑圓焊縫焊接時(shí)，其軌跡應(yīng)能貼近示教的軌跡之外，還應(yīng)具備不同擺動(dòng)樣式的軟件功能，供編程時(shí)選用，以便作擺動(dòng)焊，而且擺動(dòng)在每一周期中的停頓點(diǎn)處，機(jī)器人也應(yīng)自動(dòng)停止向前運(yùn)動(dòng)，以滿足工藝要求。此外，還應(yīng)有接觸尋位、自動(dòng)尋找焊縫起點(diǎn)位置、電弧跟蹤及自動(dòng)再引弧功能等。 弧焊機(jī)器人用的焊接設(shè)備 弧焊機(jī)器人多采用氣體保護(hù)焊方法（MAG、MIG、TIG），通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都可以裝到機(jī)器人上作電弧焊。由于機(jī)器人控制柜采用數(shù)字控制，而焊接電源多為模擬控制，所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個(gè)接口。近年來(lái)，國(guó)外機(jī)器人生產(chǎn)廠都有自己特定的配套焊接設(shè)備，這些焊接設(shè)備內(nèi)已經(jīng)播人相應(yīng)的接口板、所以在圖1a中的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)中并沒(méi)有附加接口箱。應(yīng)該指出，在弧焊機(jī)器人工作周期中電弧時(shí)間所占的比例較大，因此在選擇焊接電源時(shí)，一般應(yīng)按持續(xù)率100來(lái)確定電源的容量。 送絲機(jī)構(gòu)可以裝在機(jī)器人的上臂上，也可以放在機(jī)器人之外，前者焊槍到送絲機(jī)之間的軟管較短，有利于保持送絲的穩(wěn)定性，而后者軟管校長(zhǎng)，當(dāng)機(jī)器人把焊槍送到某些位置，使軟管處于多彎曲狀態(tài)，會(huì)嚴(yán)重影響送絲的質(zhì)量。所以送絲機(jī)的安裝方式一定要考慮保證送絲穩(wěn)定性的問(wèn)題。圖6 弧焊機(jī)器人32焊接機(jī)器人的應(yīng)用國(guó)際上80年代是焊接機(jī)器人在生產(chǎn)中應(yīng)用發(fā)展最快的10年。我國(guó)工廠從90年代開(kāi)始，應(yīng)用焊接機(jī)器人的步伐也顯著加快。應(yīng)該明確，焊接機(jī)器人必須配備相應(yīng)的外圍設(shè)備組成一個(gè)焊接機(jī)器人系統(tǒng)才有意義。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較多的焊接機(jī)器人系統(tǒng)有如下幾種形式：（1） 焊接機(jī)器人工作站（單元）如果工件在整個(gè)焊接過(guò)程中無(wú)需變位，就可以用夾具把工件定位在工作臺(tái)面上，這種系統(tǒng)既是最簡(jiǎn)單不過(guò)的了。但在實(shí)際生產(chǎn)中，更多的工件在焊接時(shí)需要變位，使焊縫處在較好的位置（姿態(tài)）下焊接。對(duì)于這種情況，變位機(jī)與機(jī)器人可以是分別運(yùn)動(dòng)，即變位機(jī)變位后機(jī)器人再焊接；也可以是同時(shí)運(yùn)動(dòng)，即變位機(jī)一邊變位，機(jī)器人一邊焊接，也就是常說(shuō)的變位機(jī)與機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。這時(shí)變位機(jī)的運(yùn)動(dòng)及機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)復(fù)合，使焊槍相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)既能滿足焊縫軌跡又能滿足焊接速度及焊槍姿態(tài)的要求。實(shí)際上這時(shí)變位機(jī)的軸已成為機(jī)器人的組成部分，這種焊接機(jī)器人系統(tǒng)可以多達(dá)7-20個(gè)軸，或更多。最新的機(jī)器人控制柜可以是兩臺(tái)機(jī)器人的組合作12個(gè)軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。其中一臺(tái)是焊接機(jī)器人、另一臺(tái)是搬運(yùn)機(jī)器人作變位機(jī)用。焊接機(jī)器人工作站由圖7所示的各單元構(gòu)成圖7 IGM焊接機(jī)器人一機(jī)雙工位工作站（2） 焊接機(jī)器人生產(chǎn)線焊接機(jī)器人生產(chǎn)線（如圖8所示）比較簡(jiǎn)單的是把多臺(tái)工作站（單元）用工件輸送線連接起來(lái)組成一條生產(chǎn)線。這種生產(chǎn)線仍然保持單站的特點(diǎn)，即每個(gè)站只能用選定的工件夾具及焊接機(jī)器人的程序來(lái)焊接預(yù)定的工件，在更改夾具及程序之前的一段時(shí)間內(nèi)，這條線是不能焊其他工件的。另一種是焊接柔性生產(chǎn)線（FMS-W）。柔性線也是由多個(gè)站組成，不同的是被焊工件都裝卡在統(tǒng)一形式的托盤上，而托盤可以與線上任何一個(gè)站的變位機(jī)相配合并被自動(dòng)卡緊。焊接機(jī)器人系統(tǒng)首先對(duì)托盤的編號(hào)或工件進(jìn)行識(shí)別，自動(dòng)調(diào)出焊接這種工件的程序進(jìn)行焊接。這樣每一個(gè)站無(wú)需作任何調(diào)整就可以焊接不同的工件。焊接柔性線一般有一個(gè)軌道子母車，子母車可以自動(dòng)將點(diǎn)固好的工件從存放工位取出，再送到有空位的焊接機(jī)器人工作站的變位機(jī)上。也可以從工作站上把焊好的工件取下，送到成品件流出位置。整個(gè)柔性焊接生產(chǎn)線由一臺(tái)調(diào)度計(jì)算機(jī)控制。因此，只要白天裝配好足夠多的工件，并放到存放工位上，夜間就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人或少人生產(chǎn)了。工廠選用哪種自動(dòng)化焊接生產(chǎn)形式，必須根據(jù)工廠的實(shí)際情況及素要而定。焊接專機(jī)適合批量大，改型慢的產(chǎn)品，而且工件的焊縫數(shù)量較少、較長(zhǎng)，形狀規(guī)矩（直線、圓形）的情況；焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般適合中、小批量生產(chǎn)，被焊工件的焊縫可以短而多，形狀較復(fù)雜。柔性焊接線特別適合產(chǎn)品品種多，每批數(shù)量又很少的情況，目前國(guó)外企業(yè)正在大力推廣無(wú)（少）庫(kù)存，按訂單生產(chǎn)（JIT）的管理方式，在這種情況下采用柔性焊接線是比較合適的。圖8 焊接機(jī)器人生產(chǎn)線4我國(guó)焊接機(jī)器人技術(shù)我國(guó)制造業(yè)中焊接機(jī)器人的應(yīng)用主要是在20世紀(jì)90年代以后(個(gè)別企業(yè)在80年代中期)，經(jīng)歷了摸索階段，近5年來(lái)焊接機(jī)器人的數(shù)量增加很快，特別是在汽車制造業(yè)。根據(jù)到2001年的統(tǒng)計(jì)，全國(guó)共有各類焊接機(jī)器人1040臺(tái)，其中弧焊機(jī)器人多于點(diǎn)焊機(jī)器人，汽車制造和汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)中的焊接機(jī)器人占全部焊接機(jī)器人的76，是我國(guó)焊接機(jī)器人最主要的用戶。汽車制造廠的點(diǎn)焊機(jī)器人多，弧焊機(jī)器人較少；而零部件廠弧焊機(jī)器人多，點(diǎn)焊機(jī)器人較少。該行業(yè)中點(diǎn)焊與弧焊總的比例約為3：2。其他行業(yè)大都是以弧焊機(jī)器人為主，主要分布在工程機(jī)械(10)、摩托車(6)、鐵路車輛(4)、鍋爐(1)等行業(yè)。焊接機(jī)器人分布在全國(guó)各個(gè)經(jīng)濟(jì)地區(qū)，但主要集中在東部沿海和東北地區(qū)。東部的上海和東北的長(zhǎng)春這兩個(gè)汽車城是我國(guó)擁有焊接機(jī)器人最多的城市。我國(guó)焊接機(jī)器人的行業(yè)分布不均衡，也不夠廣泛。今后應(yīng)重點(diǎn)放在擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，使更多行業(yè)用上焊接機(jī)器人。 我國(guó)從上世紀(jì)80年代開(kāi)始在高校和科研單位全面開(kāi)展工業(yè)機(jī)器人的研究，近20年來(lái)取得不少的成果。但是由于沒(méi)有和企業(yè)聯(lián)合，長(zhǎng)期沒(méi)能形成有規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。目前國(guó)內(nèi)除了一家以組裝為主的中日合資的機(jī)器人公司外，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人主要由高?；蚩蒲袉挝唤M織生產(chǎn)，還沒(méi)能形成批量。因此，我國(guó)企業(yè)裝備的焊接機(jī)器人90以上是從世界各知名機(jī)器人廠家進(jìn)口的。近10年來(lái)，進(jìn)口機(jī)器人的價(jià)格大幅度降低，從每臺(tái)7-8萬(wàn)美元降低到2-3萬(wàn)美元，使我國(guó)自行制造的普通工業(yè)機(jī)器人在價(jià)格上很難與之競(jìng)爭(zhēng)。特別是我國(guó)在研制機(jī)器人的初期，沒(méi)有同步發(fā)展相應(yīng)的零部件產(chǎn)業(yè)，使得所生產(chǎn)的機(jī)器人需要配套進(jìn)口的零部件，使價(jià)格難以降低。 日本從上世紀(jì)70年代中后期開(kāi)始開(kāi)發(fā)工業(yè)機(jī)器人，15年后就成為產(chǎn)量最多、應(yīng)用最廣的世界工業(yè)機(jī)器人“王國(guó)”。日本的工業(yè)機(jī)器人是在幾家原本就具備機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的企業(yè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，例如FANUC原本是生產(chǎn)數(shù)控設(shè)備的，YASKAWA原本是制造伺服電機(jī)的，PANASONIC原先就是著名的電器廠商。他們與高校結(jié)合，很快就能形成工業(yè)機(jī)器人的規(guī)模生產(chǎn)能力，加上政府用政策與資金支持企業(yè)擴(kuò)大應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人，促進(jìn)了日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。我們應(yīng)從中吸取日本發(fā)展機(jī)器人整個(gè)過(guò)程的各方面成功經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)前世界各國(guó)在發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)方面有三條不同的道路：(1)機(jī)器人制造廠商以開(kāi)發(fā)新型機(jī)器人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標(biāo)，而各行業(yè)需要的機(jī)器人成套系統(tǒng)，一般由其子公司或社會(huì)上的工程公司來(lái)設(shè)計(jì)制造，并完成交鑰匙工程(暫稱為“日本模式”）；(2)機(jī)器人制造廠商自己既生產(chǎn)機(jī)器人又設(shè)計(jì)制造用戶所需要的系統(tǒng)，完成交鑰匙工程(暫稱為“歐洲模式”）；(3)本國(guó)基本不生產(chǎn)一般工業(yè)機(jī)器人，企業(yè)需要的機(jī)器人系統(tǒng)由工程公司用進(jìn)口的機(jī)器人自行設(shè)計(jì)制造外圍設(shè)備并成套，完成交鑰匙工程(暫稱為“美國(guó)模式”)。目前我國(guó)需要研究我們的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)走什么道路的問(wèn)題。我們認(rèn)為應(yīng)從“美國(guó)模式”著手，在條件成熟后逐步向“日本模式”靠近?？上驳氖?，我國(guó)已經(jīng)形成一批焊接自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程公司，可以完成焊接機(jī)器人工作站的設(shè)計(jì)、設(shè)備集成與技術(shù)咨詢工作?，F(xiàn)在我國(guó)使用的焊接機(jī)器人工作站有近20是在國(guó)內(nèi)由中國(guó)的工程師采用進(jìn)口的機(jī)器人，配合自行設(shè)計(jì)的外圍設(shè)備而集成的。但是比較復(fù)雜的焊接機(jī)器人生產(chǎn)線或焊接FMS大多還需要全套從國(guó)外進(jìn)口。今后，應(yīng)促使這些工程公司做大做強(qiáng)，政府應(yīng)以政策鼓勵(lì)企業(yè)采用我國(guó)自行成套的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，而我國(guó)的工程師應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)和國(guó)外的機(jī)器人廠家和集成公司的合作與技術(shù)交流，使國(guó)內(nèi)應(yīng)用的焊接機(jī)器人系統(tǒng)中自行成套的焊接機(jī)器人工作站迅速增多，促進(jìn)我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)。5焊接機(jī)器人的最新應(yīng)用技術(shù)51 TCP(tool center point工具中心點(diǎn))自動(dòng)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