机器人焊接：机器人如何帮助自动化焊接任务

机器人焊接是使用自动化系统执行焊接任务的过程。了解有关焊接机器人的更多信息，以及您今天如何实现第一个焊接项目的自动化。

焊接机器人是在焊接应用中运行的任何自动化机器。机器人和焊接有着悠久的历史。难怪机器人焊接应用通常具有很高的投资回报。专门从事机器人焊接的集成商和制造商往往很多。

本文旨在探讨机器人焊接的基础知识及其优势。这将帮助您获得自动化某些流程的起点。

在本文中：

• 机器人焊接行业
• 机器人焊接类型
• 为什么要自动化焊接过程？
• 用于焊接的机器人类型
• 其他注意事项

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机器人焊接行业

理想情况下，机器人可以在任何具有焊接应用的行业中进行焊接。机器人焊工最常见的行业是：

• 汽车
• 航空航天
• 金属
• 建筑

这些行业的公司通常会在机器人焊接方面取得巨大成功。原因是这些公司生产的产品类型很容易实现自动化。在上一篇文章中，我们讨论了最适合机器人的任务的特征。您可以在此处阅读有关该主题的更多信息：工业机器人：适用于所有行业的机器人技术的 #1 指南 .

例如，汽车行业是焊接机器人的重度用户。汽车焊接工艺具有以下特点：

• 重复执行相同的焊接
• 要焊接的零件变化很小
• 过程具有固有的危险
• 需要高水平的可重复性和准确性
• 需要高吞吐量

很明显为什么第一个机器人被用于汽车焊接应用！

机器人焊接类型

有几种不同类型的焊接。当然，您可能想知道机器人可以做什么焊接类型。机器人通常可以执行任何类型的焊接过程。这包括：

• 点焊
• 弧焊
• 电阻焊
• MIG 焊接
• TIG 焊接
• 激光焊接
• 等离子焊接

点焊 是一种将两块金属在一个点连接在一起的电阻焊。因此，名称为“点焊”。该过程使用大量电流通过金属来产生大量热量。这种热量使金属熔化，从而使两块板材连接在一起。

弧焊 是一种古老但非常常见的焊接形式。顾名思义，电弧焊使用电弧将金属焊接在一起。与点焊一样，电是这一过程的催化剂。电流通过金属棒到达材料。金属棒被称为电极。电流显示为明亮的弧线。该电弧提供将两块金属熔化在一起所需的热量。

电阻焊 是多种焊接类型的广义术语。这包括电流通过直接接触两块金属以将它们焊接在一起的任何焊接。点焊是电阻焊的一种。其他类型包括凸焊和缝焊。

MIG 焊接 是电弧焊的一种。 MIG 代表金属惰性气体。它通常因其速度和对不同种类金属的多功能性而受到青睐。 MIG 焊接在机器人焊接应用中也很常见。 MIG 焊接的另一个组成部分是使用保护气体。这种气体保护焊接过程免受直接大气中可能存在的污染物的影响。

TIG 焊 是另一种类型的电弧焊。 TIG代表钨惰性气体。该过程使用钨电极来产生电弧。与 MIG 焊接一样，这种类型也利用气体进行污染保护。 TIG 焊接是众所周知的操作员难以掌握的类型。它也没有其他类似的焊接类型那么快。它在速度上的损失会在更集中、通常更坚固的焊接中获得。

激光焊接 利用高功率激光束来创建小而集中的焊缝。这种风格允许无与伦比的控制，使其适用于金属和塑料焊接。激光焊接系统包括光纤、气体和固态类型。这些系统为焊接行业提供了一些最高的速度和准确率。但是，您应该预料到激光焊接系统将成为焊接市场上最昂贵的选择之一。

等离子焊接 类似于 TIG 焊接，有时甚至使用钨电极。它的主要区别在于火炬的构造。割炬有一个小型铜喷嘴，可在高速和高温下喷射电弧。这就是等离子焊接的优势所在。等离子焊接的标准电弧温度可以在 25,000 °C 到 30,000 °C 的范围内。相比之下，其他弧焊类型的标准温度可以在5,000°C至6,000°C范围内。

为什么要自动化焊接过程？

有很多因素促使公司实现焊接过程的自动化。发现从手动焊接转向自动焊接带来了巨大的回报。常见原因包括：

• 周期时间改进
• 劳动力成本和可用性
• 一致性
• 精度
• 材料效率
• 安全

周期时间

循环时间通常是大批量焊接工艺的直接关注点。需要高水平吞吐量的应用有时会发现操作员速度是制造中的限制因素。换句话说，手工焊工在焊接速度上有限制，这会对制造商产生负面影响。机器人的焊接速度甚至比熟练的人类焊工还要快。这种速度不仅在焊接过程本身中存在，而且在位置之间移动所需的时间中也存在。此外，机器人不需要因轮班变化而中断或停机。只要材料可用，机器人焊工就可以继续焊接。这些因素通常会为制造商带来最显着的投资回报。

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人工成本和准确性

在当今的劳动力市场上，熟练的焊工是一种昂贵且有限的商品。这使制造商难以维持运营。技能差异导致明显的焊接质量差异，从而对销售产生负面影响。此外，劳动力成本对制造商的底线有相当大的影响。出于这个原因，许多公司发现自动化焊接过程是保持竞争力的必要决定。

一致性

质量控制对于焊接应用至关重要。小的缺陷和不一致会导致焊缝中出现空隙、翘曲和薄弱点。此类问题甚至可能导致产品无法使用。这会导致更多的废料和浪费的材料。大多数制造商每年都会跟踪浪费材料的数量。可以通过将焊接机器人集成到您的过程中来弥补这一成本。与手动焊接相比，机器人技术的一致性意味着每次焊接质量相同，废料更少。

精度

对于某些应用，需要极高的精度。只有通过自动化焊接过程才能达到这种性能水平。机器人上的伺服电机提供的高分辨率反馈可实现人类焊工无法比拟的精度。这种精度可以一次又一次地达到，因为机器人也不会像手工焊工那样疲劳。

材料效率

机器人焊工在使用材料时效率更高。由于它们遵循一组编程指令，因此机器人每次焊接零件时都会使用相同数量的材料。即使是熟练的焊工也会犯错误和不一致。在手动过程中，部件与部件之间消耗的焊接材料量存在差异。这些材料包括电极、等离子体、气体等。

安全

焊接过程本身就是一种危险的过程。这些危险包括：

• 触电
• 声音
• 电弧曝光
• 爆炸危险

任何包括高压电和高温的过程对人类都是危险的。手工焊工在焊接过程中总是面临这些危险。潜在的伤害包括：

• 烧伤
• 触电
• 听力损失
• 失明

工伤是昂贵的。使用机器人焊工可以减轻这种费用。重要的是要记住机器人不会从过程中消除危险。机器人只是将人类操作员从直接接触过程中移除。在您的设施中集成机器人焊机时，您应该遵循适当的安全协议和风险缓解策略。

用于焊接的机器人类型

从技术上讲，任何类型的固定机器人都可以用于焊接应用。这些机器人类型包括：

• 铰接臂
• 六轴机器人
• SCARA 机器人
• 圆柱形
• 笛卡尔坐标或龙门坐标

如果焊接工具可以安装在其手臂的末端，那么这些机器人中的任何一个都可以成为焊工。然而，六轴类型是迄今为止最常见的焊接机器人类型。原因是它们是最灵活的机器人类型。六轴机器人可以扭曲自身以其他机器人类型无法实现的角度进行焊接。该机器人还可以扩展到具有许多焊接应用所需的大范围运动。

机器人焊接行业的一项最新创新是包含用于焊接的协作六轴机器人。协作机器人比标准工业机器人更容易教授新流程。教学过程通常采用手工指导技术。操作员可以手动引导机器人完成整个过程，教它焊接一个新零件。这为机器人技术提供了适合中等容量应用的场所。标准工业机器人需要编写新代码来教授新零件。这可能需要专家花费数小时到数天的时间来开发和测试代码。操作员可能会在几分钟内教协作机器人一个新零件。

这里的一个重要说明是协作焊接机器人有局限性。尺寸、速度和有效载荷能力等因素意味着协作机器人并不适合所有焊接应用。重要的是要考虑您的应用的具体要求，以确定协作机器人是否适合您的焊接机器人。专家可以帮助您做出此决定。 HowToRobot 的独立顾问网络可以帮助您确定自动化的位置和方式。

其他注意事项

对于机器人焊工，您还必须考虑其他注意事项。很少可以在没有额外设备的情况下将机器人引入流程中。机器人也可能无法在所有焊接应用中工作。由于这些原因，确定有经验的供应商很重要。

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附加设备可以包括夹具和安全系统。夹具是一种机械系统，它以可预测的方式固定和呈现要焊接到机器人的零件。根据应用的不同，夹具可以是转台或夹紧系统。夹具也可能相当昂贵。因此，重要的是要考虑如何在焊接过程中将零件呈现给机器人。

与任何机器人一样，安全设备必须包含在项目的总成本中。安全设备可能包括：

• 安全笼
• 传感器
• 光幕
• 安全扫描仪
• 安全继电器

焊接过程有额外的危险，这使得安全性变得更加重要。机器人旨在自动重复执行其任务。安全系统确保如果存在任何操作人员或障碍物，机器人将以安全且可预测的方式运行。

焊接机器人什么时候是个坏主意？

在某些情况下，机器人可能对您的应用程序无益。某些过程可能会因所使用的产品类型而有很大差异。例如，考虑一家小批量生产许多定制零件的企业。这项业务可能会发现自己每年要多次对机器人重新编程。这种增加的成本和停机时间可能会使机器人在此过程中效率低下。

其他风险包括在某些应用中对机器人的依赖。如果单个机器人故障可以阻止整个过程，您可能会面临风险。因此，采取预防性维护措施和备件非常重要。

下一步是什么？

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重要的是要记住，机器人焊接系统需要大量的前期投资。这导致一些制造商进入机器人焊接市场的门槛很高。您可以使用 HowToRobot 的 RFQ 工具根据您的需要接收来自机器人供应商的报价和报价，以了解您的成本可能是多少。