关于焊接变位机急需标准化及产业化的探讨

朱 影

（广州数控设备有限公司，广东广州510530）

0 引言

随着国家智能制造的迅速发展，高强度、高密度及高危的劳动力产业逐渐被自动化操作所取代，焊接作为典型的高强度高危行业迫切需要得到改善。而焊接变位机作为焊接自动化的常用元素之一，特别是在国内机器人快速产业化的背景下，也急需实现标准化与产业化，从而提高焊接生产的效率，降低人力成本，获得更加优异的焊缝质量。

本文主要简述变位机在机器人焊接应用中的重要性及必要性。由于变位机种类繁多，在此以头尾架单轴变位机与焊接机器人做7轴联动的焊接应用为例，变位机结构简图如图1所示。

图1 变位机结构简图1—变位底座 2—吊环/叉车孔 3—伺服电机 4—减速机5—机头支座 6—从动尾座 7—中空从动轴组件8—地线滑环组件 9—变位连接件 10—变位框架

1 焊接机器人应用的发展

据官方数据统计，我国涉及机器人生产的企业已逾1000家，其中超过200家是机器人本体制造企业。其中具有代表性的企业有新松、广州数控、埃斯顿、埃夫特、新时达、启帆、欢颜等，这些公司已在机器人产业链中游和上游进行拓展，通过自主研发或收购等方式掌握了零部件和本体的研制技术，结合本土系统集成的服务优势，已经具备一定的竞争力，未来有望实现对国外品牌的进口替代。

从产品类型来看，当前在中国各行业工业机器人的使用百分比分别如下：弧焊占16%，点焊占15%，物料搬运占13%，装配占22%，喷漆占3%，铸造占3%，冲压占3%，上料、卸料占15%，码垛、检测、研磨抛光和激光加工等复杂作业占10%。

中商产业研究院发布的《2018—2023年中国工业机器人市场前景及投资机会研究报告》中数据显示，2017全年中国工业机器人产量达到131 079套，预计2018年工业机器人产量将达到151 286套。

从以上数据可以得出，2017年全年中国焊接机器人产量达到40600多套，预计2018年焊接机器人产量将达到约46900套。

2 焊接变位机的功能介绍

焊接变位机是辅助焊接的重要设备，通过焊接变位机变位功能，可以使得待焊工件获得理想的焊接位置，并保证平稳的焊接速度。焊接变位机在实际应用中，逐渐作为焊接中心的辅助设备，与机器人配套实现自动化、智能化焊接，可满足特定的焊接工艺要求，大大提高焊接效率，并保证产品焊接质量、降低生产成本、改善工人的劳动条件。并且焊接变位机的结构也在不断更新换代，现在已经从传统的单自由度小容量的焊接变位机演变为双自由度、多自由度的大容量焊接变位机，在未来市场的应用数量及规模将不断增加。

3 焊接变位机在机器人焊接应用中的重要地位

焊接变位机主要是通过电机及减速机来驱动工件做轴向±180°转动，使工件达到合适的角度位置，方便机器人施焊。对于多面体及结构复杂工件，可实现一次装夹完成所有焊接；对于相贯线焊接，由于机器人与变位机协同作业，保证了焊道的连贯性及一致性，在大大提高了效率的同时也提升了焊接品质。另由于机器人姿态及臂展受限，许多大型工件需要变位机将臂展以外的特征变位至机器人行程范围内，以方便机器人焊接。为保证焊接品质及焊接的连续性，在自动焊接设计时会尽量避免仰焊及横焊，故变位机被广泛应用于五金制品、铁路交通、治金等领域的焊接自动化项目。

据工厂数据统计，采用机器人配套变位机相对于机器人配套人工翻转，在生产效率上能提升30%以上，并能释放出30%～50%的人工操作时间，同时能节省约30%的焊接保护气体，大大减少了操作工的疲劳强度及工伤事故。

图2为头尾架单轴变位机与焊接机器人做7轴联动的焊接应用配套简图。

4 焊接变位机行业的现状

我国正处于智能制造的高速发展期，很多自动化系统配套还不够完善。目前，也有不少企业承接变位机及外部轴制作，但总体现状可以总结为两个词：周期长，成本高。尽管近几年来，变位机在我国工程机械行业有了很大的发展，获得了广泛的应用，就型式系列和品种规格而言，已问世的约有十余个系列，百余品种规格，其中60%以上都是焊割变位机。然而，相对机器人行业的蓬勃发展，变位机产业还是相对滞后，行业标准化及产业化有待进一步加强加深。就周期上讲，大多企业提供变位机产品需30～45天，而机器人大都是现货。根据笔者多年行业经验及工厂数据不难得出：如变位机行业能像机器人行业一样标准化及产业化，则变位机货期至少能压缩一半以上，成本至少能缩减30%以上。

图2 焊接机器人7轴联动应用配套简图1—焊接机器人 2—机器人控制柜 3—焊枪 4—焊接电源5—清枪剪丝机构 6—单轴变位机 7—焊接保护气

5 结语

工信部已于2018年4月20日公布了最新的《工业机器人行业规范条件》，并将于后期不断完善及补充，从而督催机器人产业良性持续发展。变位机行业作为智能制造的一个重要元素，同样需要标准化及产业化，从而为我国顺利实现“中国制造2025”这一阶段性宏伟目标贡献一份力量。

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