機床商務(wù)網(wǎng)
公司動態(tài)
全自動焊接機器人發(fā)展歷程與前景
閱讀：251 發(fā)布時間：2019-8-15自動化領(lǐng)域中的一個重要趨勢是提高機器人的使用量，從而提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。我國全自動焊接機器人的應(yīng)用主要集中在汽車、摩托車、工程機械、鐵路機車等幾個主要行業(yè)。下面小編為大家介紹我國全自動焊接機器人發(fā)展歷程與前景。
全自動焊接機器人之所以能夠占據(jù)整個工業(yè)機器人總量的40%以上，與焊接這個特殊的行業(yè)有關(guān)，焊接作為工業(yè)“裁縫”，是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段，同時由于焊接煙塵、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的工作環(huán)境又非常惡劣，焊接質(zhì)量的好壞對產(chǎn)品質(zhì)量起決定性的影響。歸納起來采用全自動焊接機器人有下列主要意義：
（1）穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，保證其均一性。焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長度等對焊接結(jié)果起決定作用。采用機器人焊接時對于每條焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊縫質(zhì)量受人的因素影響較小，降低了對工人操作技術(shù)的要求，因此焊接質(zhì)量是穩(wěn)定的。而人工焊接時，焊接速度、干伸長等都是變化的，因此很難做到質(zhì)量的均一性。
（2）改善了工人的勞動條件。采用機器人焊接工人只是用來裝卸工件，遠離了焊接弧光、煙霧和飛濺等，對于點焊來說工人不再搬運笨重的手工焊鉗，使工人從大強度的體力勞動中解脫出來。
（3）提高勞動生產(chǎn)率。機器人沒有疲勞，一天可24小時連續(xù)生產(chǎn)，另外隨著高速焊接技術(shù)的應(yīng)用，使用機器人焊接，效率提高的更加明顯。
（4）產(chǎn)品周期明確，容易控制產(chǎn)品產(chǎn)量。機器人的生產(chǎn)節(jié)拍是固定的，因此安排生產(chǎn)計劃非常明確。
（5）可縮短產(chǎn)品改型換代的周期，減小相應(yīng)的設(shè)備投資。可實現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動化。機器人與專機的大區(qū)別就是他可以通過修改程序以適應(yīng)不同工件的生產(chǎn)。
我國全自動焊接機器人發(fā)展歷程
我國開發(fā)工業(yè)機器人晚于美國和日本，起于20世紀(jì)70年代，早期是大學(xué)和科研院所的自發(fā)性的研究。到80年代中期，全國沒有一臺工業(yè)機器人問世。而在國外，工業(yè)機器人已經(jīng)是個非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，在汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。鑒于當(dāng)時的國內(nèi)外形勢，國家“七五”攻關(guān)計劃將工業(yè)機器人的開發(fā)列入了計劃，對工業(yè)機器人進行了攻關(guān)，特別是把應(yīng)用作為考核的重要內(nèi)容，這樣就把機器人技術(shù)和用戶緊密結(jié)合起來，使中國機器人在起步階段就瞄準(zhǔn)了實用化的方向。
與此同時于1986年將發(fā)展機器人列入國家“863”高科技計劃。在國家“863”計劃實施五周年之際，*同志提出了“發(fā)展高科技，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”的目標(biāo)。在國內(nèi)市場發(fā)展的推動下，以及對機器人技術(shù)研究的技術(shù)儲備的基礎(chǔ)上，863主題專家組及時對主攻方向進行了調(diào)整和延伸，將工業(yè)機器人及應(yīng)用工程作為研究開發(fā)重點之一，提出了以應(yīng)用帶動關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)研究的發(fā)展方針，以后又列入國家“八五”和“九五”中。經(jīng)過十幾年的持續(xù)努力，在國家的組織和支持下，我國全自動焊接機器人的研究在基礎(chǔ)技術(shù)、控制技術(shù)、關(guān)鍵元器件等方面取得了重大進展，并已進入使用化階段，形成了點焊、弧焊機器人系列產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)小批量生產(chǎn)。
汽車是焊接機器人的大用戶，也是早用戶。早在70年代末，上海電焊機廠與上海電動工具研究所，合作研制的直角坐標(biāo)機械手，成功地應(yīng)用于上海牌轎車底盤的焊接。“一汽”是我國早引進焊接機器人的企業(yè)，1984起先后從KUKA公司引進了3臺點焊機器人，用于當(dāng)時“紅旗牌”轎車的車身焊接和“解放牌”車身頂蓋的焊接。1986年成功將焊接機器人應(yīng)用于前圍總成的焊接，并于1988年開發(fā)了機器人車身總焊線。
80年代末和90年代初，德國大眾公司分別與上海和一汽成立合資汽車廠生產(chǎn)轎車，雖然是國外的二手設(shè)備，但其焊接自動化程度與裝備水平，讓我們認(rèn)識到了與國外的巨大差距。隨后二汽在貨車及輕型車項目中都引進了焊接機器人。可以說90年代以來的技術(shù)引進和生產(chǎn)設(shè)備、工藝裝備的引進使我國的汽車制造水平由原來的作坊式生產(chǎn)提高到規(guī)模化生產(chǎn)，同時使國外焊接機器人大量進入中國。
由于我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展帶動了工程機械行業(yè)的繁榮，工程機械行業(yè)也成為較早引用全自動焊接機器人的行業(yè)之一。
我國全自動焊接機器人發(fā)展前景
近年來由于我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，能源的大量需求，與能源相關(guān)的制造行業(yè)也都開始尋求自動化焊接技術(shù)，全自動焊接機器人逐漸嶄露頭角。
鐵路機車行業(yè)由于我國貨運、客運、城市地鐵等需求量的不斷增加，以及列車提速的需求，機器人的需求一直處于穩(wěn)步增長態(tài)勢。據(jù)2001年統(tǒng)計，全國共有各類全自動焊接機器人1040臺，汽車制造和汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)中的全自動焊接機器人占全部全自動焊接機器人的76%。在汽車行業(yè)中點焊機器人與弧焊機器人的比例為3：2，其他行業(yè)大都是以弧焊機器人為主，主要分布在工程機械（10%）、摩托車（6%）、鐵路車輛（4%）、鍋爐（1%）等行業(yè)。全自動焊接機器人也主要分布在全國幾大汽車制造廠，從圖1中還能看出，我國全自動焊接機器人的行業(yè)分布不均衡，也不夠廣泛。
進入21世紀(jì)由于國外汽車*的不斷涌入，汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，我國汽車行業(yè)的機器人安裝臺數(shù)迅速增加，2002、2003、2004年每年都有近千臺的數(shù)量增長。估計我國目前全自動焊接機器人的安裝臺數(shù)在4000臺左右。汽車行業(yè)全自動焊接機器人所占的比例會進一步提高。
目前在我國應(yīng)用的機器人主要分日系、歐系和國產(chǎn)三種。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奧地利的IGM公司。
目前在我國雖然已經(jīng)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動焊接機器人系列產(chǎn)品，但卻不能批量生產(chǎn)，形成規(guī)模，有以下幾個主要原因：
國內(nèi)機器人價格沒有優(yōu)勢。近10年來，進口機器人的價格大幅度降低，從每臺7-8萬美元降低到2-3萬美元，使我國自行制造的普通工業(yè)機器人在價格上很難與之競爭。特別是我國在研制機器人的初期，沒有同步發(fā)展相應(yīng)的零部件產(chǎn)業(yè)，如伺服電機、減速機等需要進口，使價格難以降低，所以機器人生產(chǎn)成本降不下來；我國焊接裝備水平與國外還存在很大差距，這一點也間接影響了國內(nèi)機器人的發(fā)展。對于機器人的大用戶—-汽車白車身生產(chǎn)廠來說，目前幾乎所有的裝備都來從國外引進，國產(chǎn)機器人幾乎找不到表演的舞臺。
我們應(yīng)該承認(rèn)國產(chǎn)機器人無論從控制水平還是可靠性等方面與國外公司還存在一定的差距。國外工業(yè)機器人是個非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，經(jīng)歷了30多年的發(fā)展歷程，而且在實際生產(chǎn)中不斷地完善和提高，而我國則處于一種單件小批量的生產(chǎn)狀態(tài)。
國內(nèi)機器人生產(chǎn)廠家處于幼兒期，還需要政府政策和資金的支持。全自動焊接機器人是個機電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品，單靠企業(yè)的自身能力是不夠的，需要政府對機器人生產(chǎn)企業(yè)及使用國產(chǎn)機器人系統(tǒng)的企業(yè)給予一定的政策和資金支持，加速我國國產(chǎn)機器人的發(fā)展。
隨著數(shù)字化技術(shù)日益成熟，代表自動化焊接技術(shù)的數(shù)字焊機、數(shù)字化控制技術(shù)業(yè)已面世并已穩(wěn)步地進入市場。三峽工程、西氣工程、航天工程、船舶工程等國家大型基礎(chǔ)工程有力地促進了*焊接工藝特別是焊接自動化技術(shù)的發(fā)展與進步。我國焊接產(chǎn)業(yè)逐步走向“、自動化、智能化”。客觀地分析，由于我國制造業(yè)企業(yè)經(jīng)濟運行狀況、企業(yè)經(jīng)營意識等因素的制約相對于國外發(fā)達國家，我國的焊接自動化整體水平還很低，而且發(fā)展極不平衡。
目前我國焊接自動化率還不足30%，同發(fā)達工業(yè)國家的近80%相比差距甚遠。僅以焊接材料的消耗為例，目前在日本以實芯焊絲和藥芯焊絲為代表的焊接材料的消耗量已占總消耗量的60%以上，特別是小直徑藥芯焊絲的消耗達到20%以上，而反觀我國，各種電焊條在焊接材料總消耗量中仍占據(jù)著的優(yōu)勢，這就要求我們盡快使這一局面有一個明顯的改觀。
從1992年株洲電力機車廠引進全自動焊接機器人工作站后，長春、四方等客車廠，齊齊哈爾、武昌、二七等貨車車輛廠等也先后從德國、日本、法國、美國等發(fā)達國家引進了全自動焊接機器人工作站、焊接機械手等*設(shè)備，并在消化吸收的基礎(chǔ)上，自行開發(fā)了機器人焊接程序及適應(yīng)我國鐵路機車車輛技術(shù)需要的機械手、工作站等設(shè)備。但焊接機械手、工作站的應(yīng)用是一個復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，國內(nèi)的這些設(shè)備均未形成產(chǎn)品的商業(yè)化。
國內(nèi)外全自動焊接機器人的發(fā)展現(xiàn)狀：
國內(nèi)外全自動焊接機器人的發(fā)展工業(yè)機器人技術(shù)是當(dāng)今引人矚目的高新產(chǎn)業(yè)之一，許多國家都把發(fā)展工業(yè)機器人作為高技術(shù)領(lǐng)域的戰(zhàn)略目標(biāo)列人國家發(fā)展計劃，但各國的發(fā)展模式有所不同。美國是早出現(xiàn)工業(yè)機器人的國家，1954年美國的G．C戴沃爾發(fā)表了“通用重復(fù)型機器人”的論文，次提出“工業(yè)機器人”和“示教再現(xiàn)”的概念。1959年美國Unimation公司推出臺工業(yè)機器人。1967年日本從美國引進Unimate和Versatran等類型的工業(yè)機器人以后，面向中小企業(yè)，采取一系列鼓勵使用工業(yè)機器人的措施，在汽車制造業(yè)的噴涂、焊接、裝配等重要工序中得到應(yīng)用，并此為契機，向其它產(chǎn)業(yè)滲透。日本僅用了l0年左右的時間，便形成了自己的機器人產(chǎn)業(yè)，成為世界上應(yīng)用和生產(chǎn)機器人多的國家，其工業(yè)機器人的安裝數(shù)量約占*的60％。據(jù)機器人聯(lián)合會及歐洲經(jīng)濟委員會統(tǒng)計及預(yù)測，1996年到2000年期間，工業(yè)機器人的需求量以每年13％的速度增長，到2002年，*將有近140萬臺機器人投人使用。從世界上工業(yè)機器人應(yīng)用的統(tǒng)計結(jié)果來看，主要應(yīng)用領(lǐng)域是焊接，尤其是在汽車生產(chǎn)國，全自動焊接機器人已占總數(shù)的4O％以上。
我國開發(fā)工業(yè)機器人晚于美國和日本，但也已有20多年的發(fā)展歷史，并在“七五”期間對工業(yè)機器人進行了攻關(guān)，由于部門分割等緣故，所研制的220臺機器人中竟然有80多個類型，所以工業(yè)機器人一直沒有形成規(guī)模，很多停留在樣機水平上，距產(chǎn)品還有相當(dāng)?shù)牟罹唷ｋS著國家經(jīng)濟形勢的發(fā)展，對高技術(shù)的要求也發(fā)生了變化，我國于1986年將發(fā)展機器人列入國家“863”高科技計劃。在國家“863”計劃實施五周年之際，*同志提出了“發(fā)展高科技，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”的目標(biāo)。以后又列入國家“八五”和“九五”中。在國家的組織和支持下，經(jīng)過十幾年的持續(xù)努力，在機器人的基礎(chǔ)技術(shù)、控制技術(shù)、關(guān)鍵元器件等方面取得了重大進展，并形成了適合我國工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域。