自動(dòng)化焊接機(jī)器人將提高焊接作業(yè)經(jīng)濟(jì)性

因?yàn)椴捎锚?dú)立且反應(yīng)靈敏的系統(tǒng)可以提高生產(chǎn)率，并能降低企業(yè)的單件產(chǎn)品成本，所以目前使用工業(yè)機(jī)器人已成為一種趨勢(shì)。由一種自動(dòng)化裝置連接上一個(gè)獨(dú)立的Ethercat計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的機(jī)器人進(jìn)行焊接作業(yè)，提高了焊接作業(yè)的經(jīng)濟(jì)性。

美國(guó)得克薩斯州休斯敦的ARC公司是生產(chǎn)焊接與切割裝置的專家，該公司的產(chǎn)品多達(dá)90%用于油及天然氣工業(yè)，其用戶分布在世界各地。ARC公司生產(chǎn)的自動(dòng)化焊接與切割裝置采用了市場(chǎng)上普及的標(biāo)準(zhǔn)型計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，該技術(shù)可確保長(zhǎng)期使用。而與之相反，在選擇設(shè)備的控制裝置時(shí)，ARC 公司為了競(jìng)爭(zhēng)的需要，絕大多數(shù)采用斷開式控制系統(tǒng)。原因是該控制系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì)方案，在之后的保養(yǎng)維修階段很少出現(xiàn)問題，ARC公司對(duì)此深信不疑。

很長(zhǎng)一段時(shí)間以來，ARC公司無數(shù)的用戶在使用公司的等離子焊接裝置。等離子焊接法與激光焊接法相比很經(jīng)濟(jì)，但缺點(diǎn)是在短短的焊接作業(yè)周期時(shí)間內(nèi)，僅使用激光焊接法還達(dá)不到要求。其原因是，使用傳統(tǒng)的等離子焊接裝置雖然焊接質(zhì)量高，但是與使用激光焊接裝置相比，等離子焊接作業(yè)非常慢，作業(yè)時(shí)要求有一個(gè)較高的熱輸入。

圖1 ARC-11-RB 型焊接機(jī)器人是一臺(tái)用于組裝和液體清洗設(shè)備的自動(dòng)化焊接機(jī)器人

為了提高等離子焊接的效率，ARC公司在自己的實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出了新的焊接方法，即三重脈沖焊接法。這種新的焊接法在著名的鎢惰氣焊接法的基礎(chǔ)上研發(fā)而來。三重脈沖焊接法的基本思想是基于使用三種不同強(qiáng)度的電流，以達(dá)到在產(chǎn)生微弱熱能的情況下，能夠有較高的熱傳遞速度。使用這種方法可以使等離子焊接裝置達(dá)到激光焊接裝置相類似的焊接效率，同時(shí)又很經(jīng)濟(jì)。

應(yīng)得克薩斯州的一個(gè)大用戶委托，ARC 公司研發(fā)出用來安裝液體清洗設(shè)備的ARC-11 RB自動(dòng)化焊接機(jī)器人（圖1）。為此，三重脈沖焊接法焊接裝置首次實(shí)現(xiàn)了集成化。ARC-11 RB自動(dòng)化焊接機(jī)器人裝置裝備有Beckhoff公司CX1010型嵌入式PC和控制裝置Twincat NC PTP（圖2），其軟件系統(tǒng)采用WINOOWs XP。該嵌入式PC結(jié)構(gòu)緊湊，布置在一個(gè)箱子里，用來控制整個(gè)焊接裝置，還包括控制車間里的門架式起重機(jī)、機(jī)器人功能、操作工作面、感應(yīng)式加熱部件、焊接工件運(yùn)送裝置以及所有使用壓縮空氣作業(yè)的部件。

圖2 Beckhoff公司裝有Twincat NC PTP軟件的CX1010型嵌入式PC控制ARC-11-RB焊接作業(yè)全過程

由于采用了上述技術(shù)，加快了整個(gè)焊接作業(yè)過程，并實(shí)現(xiàn)了整個(gè)焊接作業(yè)的各個(gè)步驟的自動(dòng)化。整個(gè)焊接作業(yè)的步驟為：車間內(nèi)的門架式起重機(jī)提升切割成額定長(zhǎng)度的管子，將其送入一個(gè)張緊裝置內(nèi)（圖3）。

與此同時(shí)，焊接機(jī)器人從傳送帶上抓起一個(gè)終端環(huán)并將其放入第二套拉桿對(duì)內(nèi)進(jìn)行定位（圖4）。