焊接機器人為什么能夠在鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)得到應(yīng)用

進入2000年以后，我國國民經(jīng)濟顯著增長，國力明顯增強，鋼產(chǎn)量大幅提高，在建筑中提出了“積極、合理地用鋼”，從此甩掉了“限制用鋼”的束縛，鋼結(jié)構(gòu)建筑在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)逐漸增多。汽車是焊接機器人的用戶，也是早的用戶，汽車制造和汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)中的焊接機器人占全部焊接機器人的76%。從2008年奧運會鳥巢場館、中國尊到如今的港珠澳大橋，出現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)建筑熱潮，強勁的市場需求，推動鋼結(jié)構(gòu)建筑迅猛發(fā)展，建成了一大批鋼結(jié)構(gòu)場館、機場、車站和高層建筑。

在鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)過程中，焊接是鋼結(jié)構(gòu)工程制作和安裝的關(guān)鍵技術(shù)和質(zhì)量控制手段，在建設(shè)工程中有著十分重要的作用。在國家“863”計劃實施五周年之際，鄧同志提出了“發(fā)展高科技，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”的目標(biāo)。由于鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的多樣性，加之其安裝過程多在戶外，自動化焊接程度較低，多數(shù)采用手工進行焊接。機器人焊接在鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中的應(yīng)用于前期在車間內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)部件的組裝連接，如圖1所示，例如H柱、梁、箱型柱、U形肋、板肋板單元和橫隔板單元的組裝連接等。

由于鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用場所的重要性，因此在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)安裝過程中對鋼結(jié)構(gòu)的焊接提出了更高要求。機器人控制器是根據(jù)指令以及傳感信息控制機器人完成一定的動作或作業(yè)任務(wù)的裝置，它是機器人的心臟，決定了機器人性能的優(yōu)劣。鋼結(jié)構(gòu)的焊接性包含以下兩個方面的含義：一是工藝焊接性，是指金屬或材料在一定的焊接工藝條件下，能否獲得致密、無缺陷并具有一定使用性能的焊接接頭的能力；二是使用焊接性，是指焊接接頭或整體焊接結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)條件所規(guī)定的各種性能的程度，包括常規(guī)的力學(xué)性能（強度、塑性、韌性等）或特定工作條件下的使用性能，如低溫韌性、斷裂韌性、高溫蠕變強度、持久強度、疲勞性能以及耐蝕性、耐磨性等。

焊接機器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機器人。如，電動焊鉗在機器人上的使用不僅僅是加壓方式的改變，其優(yōu)勢更體現(xiàn)在機器人對它的行程的控制方面：①可以根據(jù)焊點的位置實現(xiàn)理想的行程。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）工業(yè)機器人屬于標(biāo)準(zhǔn)焊接機器人的定義，工業(yè)機器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動控制操作機（Manipulator），具有三個或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的用途，機

器人后一個軸的機械接口，通常是一個連接法蘭，可接裝不同工具或稱末端執(zhí)行器。焊接機器人就是在工業(yè)機器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊（割）槍的，使之能進行焊接，切割或熱噴涂。

果工件在整個焊接過程中無需變位，就可以用夾具把工件定位在工作臺面上，這種系統(tǒng)既是不過的了。焊接機器人技術(shù)已經(jīng)發(fā)展迅速并逐漸得到普及，特別是近年來，激烈的市場競爭使那些用于中、大批量生產(chǎn)的焊接自動化專機已不能適應(yīng)小規(guī)模、多品種的生產(chǎn)模式，逐漸被具有柔性的焊接機器人代替。但在實際生產(chǎn)中，更多的工件在焊接時需要變位，使焊縫處在較好的位置（姿態(tài)）下焊接。對于這種情況，變位機與機器人可以是分別運動，即變位機變位后機器人再焊接；也可以是同時運動，即變位機一邊變位，機器人一邊焊接，也就是常說的變位機與機器人協(xié)調(diào)運動。這時變位機的運動及機器人的運動復(fù)合，使焊槍相對于工件的運動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。實際上這時變位機的軸已成為機器人的組成部分，這種焊接機器人系統(tǒng)可以多達7-20個軸，或更多。的機器人控制柜可以是兩臺機器人的組合作12個軸協(xié)調(diào)運動。其中一臺是焊接機器人、另一臺是搬運機器人作變位機用。

供電裝置

主電力電路由電阻焊變壓器、可控硅單元、主電力開關(guān)、焊接回路等組成。如何引進國外成熟的機器人應(yīng)用技術(shù)為我們所用，如何在焊接質(zhì)量控制上與國外接軌，如何培養(yǎng)國內(nèi)的焊接機器人市場等一系列問題都等待著我們進一步努力。目前，我們采用的焊接設(shè)備是功率200kVA、次級輸出電壓20V的單相工頻交流電阻焊機。由于多種車型共線生產(chǎn)，焊鉗要焊接高強度鋼板和低碳鋼薄板，焊鉗槍臂要傳遞較大的機械力和焊接電流，因此焊鉗的強度、剛度、發(fā)熱要滿足一定要求，并且要具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性，同時要求焊鉗采用通水冷卻，所以選擇焊鉗電極臂能夠承受400kg壓力的新型焊鉗。