1. 概述
电力变压器是输变电系统中的关键设备,变压器外壳——油箱承装着整个器身并充满变压器油,焊缝强度及密封性是变压器的两个重要指标。
目前,在变压器油箱制造行业,虽然有的企业已经开始使用机器人,但总体仍是以手工焊接和仿形半自动焊接为主,自动化焊接还有很大的提升空间。与手工焊接相比,机器人焊接在稳定和提高焊接质量,改善劳动条件,提高生产效率等方面存在着巨大优势。因此,大力推广应用焊接机器人,提高焊接自动化水平是行业发展的必然趋势。
焊接机器人构造及功能
下面就以我公司使用的德鲁斯DRW3110F-40型焊接机器人(见图1)为例,简要介绍一下机器人的组成结构及主要功能。
为了实现自动化焊接,提高焊缝成形质量,焊接机器人还具备如下功能。
(1)示教功能?不同于轨道固定式机器人,移动式机器人坐标系的基准零点不固定,程序的创建和修改要通过示教器(见图2)进行操作。
机器人有三种运动轨迹,分别为:点对点运动、直线运动、圆弧运动,针对不同的焊缝路径选择不同的运动轨迹。
(2)摆焊功能?为了增大焊缝宽度。提高焊接强度,手工焊接操作时常常沿着焊接方向以特定角度(形状)周期性左右摇摆焊枪。焊接机器人同样具备这一摆焊功能,并可以选择正弦型摆焊、圆型摆焊、8字形摆焊、L形摆焊等多种摆焊模式,摆焊条件设置分为频率、振幅、右停留时间、左停留时间、角度等几个参数。
(3)焊缝跟踪功能?电弧传感器可周期性对焊接电流实施监测,并与设定值进行比较,按照事先设定的增益、偏差等参数值,对焊枪上下和左右方向进行补偿(见图3)。这项功能在应对工件出现加工偏差或者受热变形等情况时非常有效,能够及时纠正焊缝跑偏或宽窄不一情况。

弧焊机器人的特点
弧焊机器人多采用气体保护焊方法(MAG、MIG、TIG),通常的晶闸管式、逆变式、波形控制式、脉冲或非脉冲式等的焊接电源都可以装到机器人上作电弧焊。由于机器人控制柜采用数字控制,而焊接电源多为模拟控制,所以需要在焊接电源与控制柜之间加一个接口。
近年来,金华焊接机器人,国外机器人生产厂都有自己特定的配套焊接设备,在这些焊接设备内已经插入相应的接口板,所以弧焊机器人系统中并没有附加接口箱。应该指出的是,库卡焊接机器人公司,在弧焊机器人工作周期中,电弧时间所占的比例较大,因此在选择焊接电源时,一般应按持续率100%来确定电源的容量。送丝机构可以装在机器人的上臂上,也可以放在机器人之外,库卡焊接机器人销售,前者焊枪到送丝机之间的软管较短,有利于保持送丝的稳定性,而后者软管校长,当机器人把焊枪送到某些位置,使软管处于多弯曲状态,会严重影响送丝的质量,所以送丝机的安装方式一定要考虑保证送丝稳定性的问题。

焊接是高速列车制造过程中和基本的工艺方法。随着列车高速化和轻量化, 各部件的服役环境恶化, 对车体和转向架的焊接技术提出了更高的要求。采用焊接机器人工作站或自动焊接专机是提高和稳定焊接质量的重要途径, 而且随着劳动力成本的提高, 机器人焊接的成本优势越来越明显。
《智能制造科技发展 “十二五” 专项规划》 指出:“中国已是世界第二大经济体和制造业大国, 但自主创新能力薄弱、 ***装备贸易逆差严重、 装备与智能装备严重依赖进口, 严重制约我国制造产业健康发展。而智能制造技术是世界制造业未来发展的重要方向之一” 。近年来, 我国高速铁路和高速列车发展迅猛, 获得了一系列具有自主知识产权的重大科技成果。但是, 我国高速列车制造过程与国外高速列车生产现状还有一定差距,库卡焊接机器人出售, 行业中的装备和智能装备依赖进口。走智能制造的道路也是我国未来高速列车制造业发展的趋势。
智能制造终目标是实现 “设计过程、 制造过程和制造装备智能化”, 包括产品设计中的数字化,制造过程中的传感信息化和网络化, 制造装备的数字化和智能化。其中, 制造装备的智能化是实现整体制造智能化的前提和基础。在所有的智能化制造装备中, 机器人无疑是柔性制造自动化的集中体现。而在高速列车的生产中, 焊接又占据了相当大的比重, 焊接机器人必然在高速列车智能制造中发挥重要作用。本文在分析焊接机器人的发展现状基础上,给出其在高速列车制造行业中的应用前景。

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