經(jīng)驗分享師：西川 清吾
安川電機（中國）有限公司 機器人事業(yè)部部長
現(xiàn)全面負責(zé)安川電機機器人相關(guān)在華業(yè)務(wù)。
工業(yè)機器人，是工廠中提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品品質(zhì)不可或缺的重要機器。在這里為廣大希望通過熟練使用機器人來提高生產(chǎn)效率的年輕工程師們，就引進機器人的基礎(chǔ)作個簡要說明。
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《弧焊機器人的引進》
Q1 弧焊機器人是什么樣的機器人呢？
A1 手持焊槍進行電弧焊接的機器人稱為弧焊機器人。
弧焊機器人分為，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器人自由度等的優(yōu)點。
由于弧焊要求軌跡的精度，弧焊機器人會高精度地完成直線插補和圓弧插補。同時弧焊機器人在非焊接區(qū)間盡可能通過高速動作縮短生產(chǎn)節(jié)拍時間。
弧焊機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連接在一起。由機器人控制柜進行控制，與焊槍動作和焊接電源同步，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，讓機器人在工件的焊接位置工作，對機器人進行工作點示教，并讓其重復(fù)動作的方式進行。
圖3為示教器。示教器中上有讓機器人在6軸的正方向和反方向活動的軸操作鍵12個，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作。同時按數(shù)個軸操作鍵，可讓機器人在斜面上動作，也可讓機器人的基本3軸和手腕3軸分別進行動作。
圖1 通用高速弧焊機器人
圖2 焊槍電纜內(nèi)置型高速弧焊機器人
圖3 機器人示教器
Q2 機器人用焊接電源的特征是什么？
A2 人工焊接和機器人焊接不同，機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)=機器人在非焊接區(qū)間高速動作，因此和人工相比可以壓倒性多次進行焊接。
電弧ON/OFF的次數(shù)增加，也要求電弧ON/OFF時在提高焊接性能的同時要有高耐久性。
▽再現(xiàn)性＝為防止出現(xiàn)焊接不良，人工焊接時通過眼睛觀察焊接狀態(tài)進行焊接操作。
機器人則通過切實地再現(xiàn)焊接狀態(tài)來防止出現(xiàn)焊接不良。因此，要求不受送絲負荷變動、一次側(cè)電壓變動以及溫度變動等的影響。
▽脈沖焊=機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進行送絲裝置的伺服控制，對焊接電流電壓進行高速實時控制，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 機器人用的變位機有什么樣的特征？
A3 工件姿勢會給焊接品質(zhì)帶來很大影響。通過將工件固定在機器人控制的變位機上，工件姿勢由機器人控制柜進行控制，使同步機器人動作并在最佳姿勢上完成焊接成為可能。
圖5 為機器人用變位機的外觀圖。機器人變位機中，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。
有時針對1個變位機，會配置2～4臺機器人進行高密度焊接。由于變位機可動，因此需要和機器人一樣采取安全措施。操作人員靠近變位機進行操作時，將對象變位機的伺服電源關(guān)閉。為安裝和取出工件，有時會將變位機安裝在行走軸上。
圖5 機器人用變位機
Q4 今后的弧焊機器人會如何發(fā)展？
A4 20多年前就有人開始對我說，弧焊會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，這其中機器人發(fā)揮了很大的作用。也許20年以后，即使機器人和焊接電源取得巨大進步，弧焊本身應(yīng)該不會發(fā)生變化。現(xiàn)在努力學(xué)習(xí)和積累的弧焊經(jīng)驗，必將在今后成為寶貴的財富。
期待大家今后的努力。
