机器人焊接：自动化焊接项目，实现卓越效率与投资回报

机器人焊接是利用自动化系统执行焊接任务的过程。深入了解焊接机器人，立即开启您的首个焊接自动化项目。

焊接机器人指在焊接应用中运行的任何自动化机器。机器人与焊接渊源深厚，难怪机器人焊接应用常拥有强劲的投资回报率(ROI)。市场上有众多专注于机器人焊接的集成商和制造商。

本文旨在探讨机器人焊接基础及其优势，助您建立自动化流程的起点认知。

本文内容：

• 机器人焊接适用行业
• 机器人焊接类型
• 为何自动化焊接工艺？
• 焊接用机器人类型
• 其他考量因素

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机器人焊接适用行业

理论上，凡有焊接应用的行业均可引入焊接机器人。最常见行业包括：

• 汽车制造
• 航空航天
• 金属加工
• 建筑工程

这些行业企业往往在机器人焊接上取得巨大成功，因为其产品特性极易实现自动化。前文曾讨论适合机器人的任务特征，详见：工业机器人：面向所有行业的机器人技术第一指南。

以汽车业为例，大量使用焊接机器人，其焊接工艺具备：

• 重复执行相同焊缝
• 工件变异小
• 工艺固有危险
• 需高重复精度和准确度
• 需高产能吞吐率

首台机器人用于汽车焊接应用绝非偶然！

机器人焊接类型

焊接工艺多样，机器人能胜任哪些？机器人通常能执行任何焊接工艺，包括：

• 点焊
• 电弧焊
• 电阻焊
• MIG焊（熔化极惰性气体保护焊）
• TIG焊（钨极惰性气体保护焊）
• 激光焊
• 等离子焊

点焊属电阻焊一种，在单点将两金属件连接。大电流通过金属产生高热，熔融金属使两板结合。

电弧焊历史悠久且普遍。利用电弧熔融金属连接。电流经电极棒流向工件，形成明亮电弧，提供熔融热量。

电阻焊是多种焊接的统称，指电流通过直接接触两金属件将其焊合。点焊是其中一种，其他包括凸焊、缝焊。

MIG焊属电弧焊一种。全称金属惰性气体保护焊。因速度快、适用金属广，常用于机器人焊接。需保护气体防止大气污染焊缝。

TIG焊亦属电弧焊。全称钨极惰性气体保护焊。用钨极产生电弧，同样用保护气防污染。TIG焊技术难度高、速度较慢，但焊缝更聚焦、强度常更高。

激光焊用高功率激光束形成微小聚焦焊缝。控制力无出其右，适用金属和塑料。激光焊系统含光纤、气体、固态等类型，速度和精度达行业顶尖，但成本通常最高。

等离子焊似TIG焊，有时也用钨极。区别主要在焊枪结构：微细铜喷嘴高速高温喷射电弧。等离子弧温度可达25,000–30,000°C，远超其他电弧焊（5,000–6,000°C）。

为何自动化焊接工艺？

驱动企业自动化焊接的因素众多，从人工转向自动化收益巨大。常见理由：

• 循环时间缩短
• 人工成本与用工难
• 一致性
• 精度
• 材料利用率
• 安全性

循环时间

高产量焊接常以循环时间为首要关切。人工焊接速度常成制约瓶颈。机器人焊接速度超熟练工，不仅焊接过程快，工位间移动也快。且无需休息、无换班停机，只要来料充足可持续作业。这些因素常带来最显著的ROI。

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人工成本与精度

熟练焊工是昂贵且稀缺资源，制造商维持运营举步维艰。技能差异导致焊接质量波动，冲击销售。人工成本占利润大头，自动化焊接成为保持竞争力的必要决策。

一致性

焊接质控至关重要。微小瑕疵导致气孔、变形、焊缝弱化，甚至报废。制造商常年追踪废料成本，引入焊接机器人可收回此成本。机器人一致性保证每次焊缝质量相同，废品率远低于人工。

精度

极高精度场景仅靠自动化可达成。机器人伺服电机高分辨率反馈实现人工无法比拟的精度，且不会疲劳，可持续复现。

材料利用率

机器人焊接材料利用更高效。按程序指令执行，每次焊接耗材量一致。人工即便熟练也有波动，电极、等离子体、气体等耗材逐件用量不定。

安全性

焊接本质危险，含：

• 触电
• 噪声
• 电弧辐射
• 爆炸隐患

高压电与高温环境对人类危险重重。人工焊工全程暴露于这些危害中，潜在伤害包括烧伤、触电、听力损失、失明。工伤成本高昂，机器人焊接可规避——机器人虽不消除工艺危险，但将人移出直接暴露区。集成焊接机器人时仍须遵循安全规程和风险缓解策略。

焊接用机器人类型

技术上，任何固定式机器人均可用于焊接，包括：

• 关节臂
• 六轴机器人
• SCARA机器人
• 圆柱坐标机器人
• 笛卡尔/龙门机器人

凡能在臂端安装焊接工具者皆可作焊接机器人。但六轴类型是绝对主流，因其灵活性最强，能扭转至其他类型无法到达的焊接角度，且运动范围可扩展以适应多种焊接应用。

近年创新：协作型六轴机器人用于焊接。协作机器人比标准工业机器人更易示教新工艺，常用手把教导法：操作员手动拖动机械臂演示焊接路径，几分钟内即可教会新工件。标准工业机器人需编写新代码，专家可能耗时数小时至数天开发测试。

注意：协作焊接机器人有局限。尺寸、速度、负载等因素致其不适用于所有焊接场景。需结合具体应用需求判断，HowToRobot独立顾问网络可助您确定自动化切入点与方式。

其他考量因素

引入焊接机器人很少不需额外设备。且机器人不适用于所有焊接应用。故识别经验丰富的供应商至关重要。

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额外设备包括工装夹具和安全系统。夹具以可预测方式夹持并呈现待焊工件，如旋转工作台、夹紧系统等，成本可能高昂。故须提前规划工件如何呈现给机器人。

安全设备计入项目总成本，可能包括：

• 安全围栏
• 传感器
• 光幕
• 安全扫描仪
• 安全继电器

焊接工艺额外危害使安全考量更关键。机器人设计为重复自动执行任务，安全系统确保有人员或障碍物进入时机器人安全可预测响应。

何时焊接机器人不合适？

某些场景机器人反而无益。如产品类型变化极大：定制件小批量生产企业，需频繁重新编程，成本和停机时间可能令机器人失效。

其他风险包括对单一机器人过度依赖：单台故障瘫痪整线。故需建立预防性维护和备件机制。

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请注意机器人焊接系统需巨额前期投资，对部分制造商构成高准入门槛。可用HowToRobot的RFQ工具，基于需求获取多家供方报价，预估成本。