經(jīng)驗(yàn)分享師：西川 清吾
安川電機(jī)（中國）有限公司 機(jī)器人事業(yè)部部長
現(xiàn)全面負(fù)責(zé)安川電機(jī)機(jī)器人相關(guān)在華業(yè)務(wù)。
工業(yè)機(jī)器人，是工廠中提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品品質(zhì)不可或缺的重要機(jī)器。在這里為廣大希望通過熟練使用機(jī)器人來提高生產(chǎn)效率的年輕工程師們，就引進(jìn)機(jī)器人的基礎(chǔ)作個(gè)簡要說明。
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《弧焊機(jī)器人的引進(jìn)》
Q1 弧焊機(jī)器人是什么樣的機(jī)器人呢？
A1 手持焊槍進(jìn)行電弧焊接的機(jī)器人稱為弧焊機(jī)器人。
弧焊機(jī)器人分為，如圖1所示的焊槍電纜非內(nèi)置類型和如圖2所示焊槍電纜內(nèi)置類型。將焊槍電纜內(nèi)置后可以避免產(chǎn)生焊槍電纜和機(jī)器人手臂之間的干涉，因此具有提高焊絲的送給效率和提升機(jī)器人自由度等的優(yōu)點(diǎn)。
由于弧焊要求軌跡的精度，弧焊機(jī)器人會(huì)高精度地完成直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)。同時(shí)弧焊機(jī)器人在非焊接區(qū)間盡可能通過高速動(dòng)作縮短生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間。
弧焊機(jī)器人的控制柜與焊接電源以及可以任意變更姿勢的變位機(jī)連接在一起。由機(jī)器人控制柜進(jìn)行控制，與焊槍動(dòng)作和焊接電源同步，正確控制焊接電流電壓，從而確保焊接品質(zhì)。
焊槍位置的設(shè)定，通過由操作人員操作示教器，讓機(jī)器人在工件的焊接位置工作，對機(jī)器人進(jìn)行工作點(diǎn)示教，并讓其重復(fù)動(dòng)作的方式進(jìn)行。
圖3為示教器。示教器中上有讓機(jī)器人在6軸的正方向和反方向活動(dòng)的軸操作鍵12個(gè)，通過選擇坐標(biāo)，可以在Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ的正方向和反方向上動(dòng)作。同時(shí)按數(shù)個(gè)軸操作鍵，可讓機(jī)器人在斜面上動(dòng)作，也可讓機(jī)器人的基本3軸和手腕3軸分別進(jìn)行動(dòng)作。
圖1 通用高速弧焊機(jī)器人
圖2 焊槍電纜內(nèi)置型高速弧焊機(jī)器人
圖3 機(jī)器人示教器
Q2 機(jī)器人用焊接電源的特征是什么？
A2 人工焊接和機(jī)器人焊接不同，機(jī)器人用的焊接電源具有以下特征。
▽焊接速度=人工焊接速度為每分鐘30～50cm，而機(jī)器人則為每分鐘60～200cm的高速焊接,因此需要高速且穩(wěn)定的焊接性能。
▽焊接次數(shù)=機(jī)器人在非焊接區(qū)間高速動(dòng)作，因此和人工相比可以壓倒性多次進(jìn)行焊接。
電弧ON/OFF的次數(shù)增加，也要求電弧ON/OFF時(shí)在提高焊接性能的同時(shí)要有高耐久性。
▽再現(xiàn)性＝為防止出現(xiàn)焊接不良，人工焊接時(shí)通過眼睛觀察焊接狀態(tài)進(jìn)行焊接操作。
機(jī)器人則通過切實(shí)地再現(xiàn)焊接狀態(tài)來防止出現(xiàn)焊接不良。因此，要求不受送絲負(fù)荷變動(dòng)、一次側(cè)電壓變動(dòng)以及溫度變動(dòng)等的影響。
▽脈沖焊=機(jī)器人常常用于非常適合高速焊接的脈沖焊中，因此要求具備脈沖焊的高性能。
最近的機(jī)器人用焊接電源，正逐步數(shù)字變頻化，通過焊接電源內(nèi)的高速CPU進(jìn)行送絲裝置的伺服控制，對焊接電流電壓進(jìn)行高速實(shí)時(shí)控制，以適應(yīng)焊接速度的高速化、焊接次數(shù)的增加、再現(xiàn)性的確保以及脈沖焊接。
圖4為數(shù)字化變頻焊接電源的外觀圖。以保持短路焊接和脈沖焊接從低電流到高電流穩(wěn)定進(jìn)行為特征，標(biāo)配可以支持不銹鋼、鋁、鍍鋅板等的脈沖波形。
圖4 數(shù)字化變頻焊接電源
Q3 機(jī)器人用的變位機(jī)有什么樣的特征？
A3 工件姿勢會(huì)給焊接品質(zhì)帶來很大影響。通過將工件固定在機(jī)器人控制的變位機(jī)上，工件姿勢由機(jī)器人控制柜進(jìn)行控制，使同步機(jī)器人動(dòng)作并在最佳姿勢上完成焊接成為可能。
圖5 為機(jī)器人用變位機(jī)的外觀圖。機(jī)器人變位機(jī)中，有1~3軸類型，根據(jù)焊接形狀不同區(qū)分適用。還要根據(jù)搭載重量的不同區(qū)分使用適合的變位機(jī)。
有時(shí)針對1個(gè)變位機(jī)，會(huì)配置2～4臺(tái)機(jī)器人進(jìn)行高密度焊接。由于變位機(jī)可動(dòng)，因此需要和機(jī)器人一樣采取安全措施。操作人員靠近變位機(jī)進(jìn)行操作時(shí)，將對象變位機(jī)的伺服電源關(guān)閉。為安裝和取出工件，有時(shí)會(huì)將變位機(jī)安裝在行走軸上。
圖5 機(jī)器人用變位機(jī)
Q4 今后的弧焊機(jī)器人會(huì)如何發(fā)展？
A4 20多年前就有人開始對我說，弧焊會(huì)被粘合劑以及激光所代替。然而，現(xiàn)今弧焊非但沒有減少，反而大有增加，這其中機(jī)器人發(fā)揮了很大的作用。也許20年以后，即使機(jī)器人和焊接電源取得巨大進(jìn)步，弧焊本身應(yīng)該不會(huì)發(fā)生變化?，F(xiàn)在努力學(xué)習(xí)和積累的弧焊經(jīng)驗(yàn)，必將在今后成為寶貴的財(cái)富。
期待大家今后的努力。
