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日系PK欧系 焊接机器人技术大起底

高工机器人       2017-08-11

工业机器人按用途可以分为焊接机器人、搬运机器人、装配机器人、喷漆机器人等,其中焊接是工业机器人应用最重要的领域之一。

众所周知,焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平,而人工焊接时,由于受到技术水平、疲劳程度、责任心、生理极限等客观和主观因素的应影响,难以较长时间保持焊接工作的稳定性和一致性;另一方面,焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。因此在机器人替代上面有迫切的需求。

GGII数据显示,2016年焊接机器人销量2.72万台,同比增长22.3%,中国焊接系统集成市场规模达到95.3亿元,同比增长19.1%。GGII预计,未来四年焊接机器人销量、焊接系统集成市场规模都将保持平稳增长,焊接机器人销量、焊接系统集成增速分别保持在18%、14%左右。到2020年销量超5万台,市场规模有望超160亿元。

那么在焊接机器人领域,日系和欧系都有哪些代表性的企业,他们在焊接机器人领域各自的情况和技术有何不同?

日系

  • DAIHEN(OTC)

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在中国市场,一般很少看到DAIHEN的名字,取而代之的是OTC,OTC是DAIHEN集团面向海外的品牌名称。百年企业DAIHEN可以说是世界弧焊机器人领域的王者,占据世界弧焊机器人领域30%的市场份额。

DAIHEN于1934年开始生产弧焊机,1980年开始生产弧焊机器人。其弧焊机占据日本市场半壁江山,达到53%,并拥有业界首例焊接专用控制芯片Welbee。

DAIHEN的超低飞溅焊接机器人系统(Ultra-low Spatter Welding System Synchro-feed)是一种新型的焊接方法,把通过AC伺服超高速送丝控制技术与Welbee-P500L的电流波形控制技术融合在一起,可以在50A低电流到300A中高电流的电流区域内实现超低飞溅焊接,在保证焊接质量的同时提高焊接速度,据说飞溅程度可以降低98%。

  • 松下

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松下的机器人事业开始于1997年,凭借松下机器人的先进技术和在焊接领域的丰富经验,松下机器人事业发展迅速,广泛应用于汽车、摩托车、机车、工程机械、电力设备、家具制造等多个领域。

1994年,松下集团和唐山开元集团合资成立了唐山松下产业机器有限公司。据悉,唐山松下业务涵盖电焊机、机器人及激光焊接系统等相关领域。电焊机年产量10万台,机器人及其系统年销售超2000台套。

为了适应不同的用途,机器人最后一个轴的机械接口,通常是一个连接法兰,可接装不同工具或称末端执行器。松下焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊(割)枪的,使之能进行焊接,切割或热喷涂。

LAPRISS机器人激光焊接系统是唐山松下最新推出的高亮度半导体激光机器人焊接系统,主要特点为:采用新一代激光发射器,高品质的光束,体积小、波长短、使用成本低 。可搭载的机器人本体有TM1400以及TM1800,可以实现生产节拍缩短,焊穿抑制、间隙对应,低变形量的激光焊接。

  • 发那科

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作为全球最多样化的工厂自动化、机器人和智能机械的制造商,发那科的焊接、切割、涂胶、搬运及装配机器人已经广泛应用于汽车行业的各种工序中,并且已经成为汽车、电子、医药等行业自动化生产线上的关键设备。

2017年7月,发那科推出新型弧焊机器人Arc Mate 100iD , Arc Mate 100iD“极其紧凑”,是Arc Mate机器人系列的第一款型号,其前身是Arc Mate 100iC / 12。据悉,新的Arc Mate 100iD焊接机器人,具有卓越的运动性能,降低安装成本,从而显着提高了客户的生产效率。

此外,它可以通过其新的图形用户界面直观地操作。Fanuc声称Arc Mate 100iD达到了同级别的最高轴速度和精度。特别是对于狭窄的工作空间,或者当颠倒安装时,该款机器人都能能够提供完整的工作范围,以提高生产能力。

  • 安川

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安川不仅仅掌握了伺服电机和运动控制系统等机器人核心技术,又通过伺服电机和运动控制两大产品衍生出了工业机器人产品,安川已经有五十多年的机器人研发和生产经验的积累。

MOTOMAN-MA1440是安川最新弧焊适用机器人, MA1440拥有优秀的焊接品质,流线型外表,加上极高的运作效率,将机器人弧焊技术提升到了一个新台阶。

MA1440可选择焊枪电缆内置或外置,根据用户实际工件及设备的状况,提供可供选择的机载焊枪。机器人负载重量从原有机型的3KG升级至6KG,实现各种传感器及伺服焊枪的配备。此外,MA1440的L臂和U臂改采用流线型构造,机器人近距离动作范围得以扩大。这样就可以减少机器人与工件以及治具间的干涉,适用于大型工件焊接。

安川Mini-cell工作站采用MOTOMAN-MA1400机器人,由于其线缆内藏和R轴的特殊设计,能够在更小的范围内实现更多的焊接姿态,因而是mini-cell最优的选择。Mini-cell主要应用于汽车零部件中小型零件的焊接,适用焊接零件尺寸范围为500 X 500 mm以内。Mini-cell的安全栏布局紧凑,采用全封闭式防护。为了防止弧光,在机器人S轴增加挡圈式弧光防护栏。

  • 那智不二越

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那智是日本株式会社不二越(NACHI)100%出资的子公司,在中国主要经营NACHI品牌工业用机器人的销售及售后服务。NACHI作为工业用多轴机器人的先驱,其产品适用于多种行业,为客户提供诸如焊接、工件搬运、零件组装等多种用途的机器人。

那智不二越6自由度点焊机器人SRA166/210具有领先的速度 ,使机器人作业实现最短的循环时间;追求快速性和振动控制性的轻质、高刚性的SRA。进而提高了全轴速度,也缩短了气割动作时间。

此外,该款机器人通过最新的机械元件和电机驱动控制,提高位置反复的精度和驱动系的可靠性;通过紧凑式的本体,可进行更高密度的设置;简化了定期检查或零件更换等作业,也提高了维护性;通过比以前减轻20%的轻质的机器人本体以及采用最新的电机驱动控制的最佳速度控制,实现了电力比以前降低15%的目标。

  • 川崎

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川崎重工在机器人领域有45年以上的经验,产品包括各种负载的机器人手臂、码垛机器人、双手腕定位机器人、医疗与制药机器人、涂装机器人、拾放机器人、弧焊机器人、点焊机器人和无尘机器人等。应用覆盖装配、搬运、码垛、焊接、点焊、涂胶、喷涂等各领域。

在今年的埃森展上,川崎与肯倍联手发布了新品焊机KW300A和KW350AP。 这两款焊机具有反应速度快(焊接间停顿时间最小化,具备模拟和数字通信功能)、易于使用(利用一元化曲线可轻松编程)、优质焊接(具有出色的电弧特性,焊接无飞溅)的特点

而弧焊套装采用川崎BA系列弧焊机器人,使用最新的弧焊技术。该机器人标准配备有弧焊专用软件,使工艺路径的编程快速而容易。焊接时,自适应焊接功能可用来修改机器人的位置、编织图案和速度,以填充各种接合处。其内置的智能性、灵活性和高精确度令它非常适合各种弧焊应用。

欧系

  • KUKA

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KUKA机器人种类齐全,几乎涵盖了所有负载范围和类型,KUKA的客户主要分布于汽车工业领域,占60%左右。

在“2017年第22届北京·埃森焊接与切割展览会”上,KUKA展示了两款新一代的弧焊机器人——KUKA KR 8 R2100和KUKA KR 8 R1420。据了解,这两款机器人可负载8KG,不仅底座较小结构紧凑可灵活安装,还具有高精度重复定位能力,在极大程度上提高了焊接的准确性。另外,它们都采用单侧中空设计,这样的设计提高了机械手臂在狭窄空间的可达性,有效避免了如线缆干涉、线缆缠绕等常见问题。

值得一提的是,两款机器人都配备有功能强大的弧焊软件包,在弧焊过程中可实现接触寻位、电弧跟踪、焊枪自动校正等功能,辅以标准化配置模块,即插即用的特点,进一步提高了焊接效率与品质。

KUKA功能软件包ServoGun中的RoboSpin-KUKA点焊专利技术,通过控制机器人在焊接过程中围绕焊点进行旋转,不仅提高了焊接质量,也能更大程度的延长电极寿命。特别是在焊接铝合金材料时,常见的电极和母材之间的粘粘效应被消除,从而有效减少电极磨损、缩短焊接时间,事半功倍。

此外,使用RoboSpin还能减少生产耗能、降低配电容器要求等,不仅提高了难焊材料和带涂层材料的可焊性,也以高程度自动化方式极大提升了点焊品质。

  • ABB

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作为老牌+世界最大的工业机器人公司,ABB有最为完整的机器人产品系列,除此之外,ABB还为业界提供应用设备与软件,主要应用于焊接、切割、拾取、包装、码垛、搬运、机加工、装配、测试等工业领域。

ABB焊接机器人IRB2400能最大程度提高弧焊应用的生产效率。IRB2400L型机器人工作范围大,而机械腕、臂都十分纤细。其他型号机器人的承重能力最高达20kg,具有运动控制性能佳、荷重补偿大、第6轴运动无限制等优势。

而ABB的IRB 1660ID机器人运行速度快,路径精度高,非常适合于工业弧焊和加工应用领域。配合ABB弧焊离线编程软件ArcWeldingPowerPac,可以通过客户的3D模型直接生成焊缝路径和焊接姿态,提高工作效率和工件质量。

值得一提的是,ABB机器人在沃尔沃的焊接生产线上,让沃尔沃焊接自动化率超过70%,S90 长轴距豪华轿车有5789个焊点,其中有4000多个焊点是由机器人自动完成焊接。

  • 柯马

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柯马为汽车、飞机制造等众多行业提供工业自动化系统和全面维护服务。从产品的研发,整体工艺解决方案及成套自动化系统装备,直至工业维保服务,为客户提供完整的工程解决方案。据悉,柯马已在中国已经装配了超过100条汽车白车身线。

柯马新型NJ4机器人采用的解决方案具有完美的机械结构对称性。该结构有两大优势:焊接线两侧高光,离线模拟和编程时间大大缩短;结构灵动轻巧、机身重量降低的特点使其不仅高性能,更重要的是节能,比其它同款机器人节能25%以上。

该款机器人使用中空腕方案后,连接焊枪的所有线缆都被收入到机器人腕部。这一概念后来演化成将整个电焊管线包集成到机器人本体内;并且内置管线包通过仿真模拟机器人的实际动作,发现在实际运动中可能发生的问题。


关键词:机器人