焊接機器人是從事焊接(包括切割與噴涂)的工業機器人。根據國際標準化組織(ISO)工業機器人屬于標準焊接機器人的定義,工業機器人是一種多用途的、可重復編程的自動控制操作機(Manipulator),具有三個或更多可編程的軸,用于工業自動化領域。
焊接機器人行業發展現狀如何?焊接機器人是從事焊接(包括切割與噴涂)的工業機器人。根據國際標準化組織(ISO)工業機器人屬于標準焊接機器人的定義,工業機器人是一種多用途的、可重復編程的自動控制操作機(Manipulator),具有三個或更多可編程的軸,用于工業自動化領域。為了適應不同的用途,機器人最后一個軸的機械接口,通常是一個連接法蘭,可接裝不同工具或稱末端執行器。焊接機器人就是在工業機器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊(割)槍的,使之能進行焊接,切割或熱噴涂。
焊接機器人主要包括機器人和焊接設備兩部分。機器人由機器人本體和控制柜(硬件及軟件)組成。而焊接裝備,以弧焊及點焊為例,則由焊接電源,(包括其控制系統)、送絲機(弧焊)、焊槍(鉗)等部分組成。對于智能機器人還應有傳感系統,如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。
根據中研普華產業研究院發布的《2022-2027年焊接機器人產業深度調研及未來發展現狀趨勢預測報告》顯示:
點焊對焊接機器人的要求不是很高。因為點焊只需點位控制,至于焊鉗在點與點之間的移動軌跡沒有嚴格要求,這也是機器人最早只能用于點焊的原因。點焊用機器人不僅要有足夠的負載能力,而且在點與點之間移位時速度要快捷,動作要平穩,定位要準確,以減少移位的時間,提高工作效率。
點焊機器人需要有多大的負載能力,取決于所用的焊鉗形式。對于用與變壓器分離的焊鉗,30~45kg負載的機器人就足夠了。但是,這種焊鉗一方面由于二次電纜線長,電能損耗大,也不利于機器人將焊鉗伸入工件內部焊接;另一方面電纜線隨機器人運動而不停擺動,電纜的損壞較快。
因此,目前逐漸增多采用一體式焊鉗。這種焊鉗連同變壓器質量在70kg左右。考慮到機器人要有足夠的負載能力,能以較大的加速度將焊鉗送到空間位置進行焊接,一般都選用100~150kg負載的重型機器人。為了適應連續點焊時焊鉗短距離快速移位的要求。新的重型機器人增加了可在0.3s內完成50mm位移的功能。這對電機的性能,微機的運算速度和算法都提出更高的要求。
目前我國的焊接自動化率只有20%左右,國家從上個世紀末開始逐漸在各個行業推廣氣體保護焊,取代手工電弧焊,現已初見成效。可以預計在21世紀的前10年,我國的焊接技術仍然是在傳統的框架內繼續增長與改進,智能型焊接也會在特定領域適當發展。
在最近幾年,中小型企業(SMEs)巨大的發展機會和定制機器人解決方案的增長需求,給焊接機器人市場帶來了可觀的經濟效益。此外,視覺跟蹤系統技術的進步可對焊接過程進行連續監測和控制。亞洲地區制造業的不斷增長的需求預計將進一步推動焊接機器人市場的增長。
數據顯示,2019年中國焊接機器人進口量為165臺,同比降低61.4%;出口量為1448臺,同比增長112%。2019年中國焊接機器人進口額為3719萬美元,同比增長9.9%;出口額為2844萬美元,同比增長71.8%。2019年中國焊接機器人進口單價為22.5萬元/臺,出口單價為2萬元/臺。
2020年電焊機工業總產值為148.0億元,同比增長12.7%;工業銷售產值為141.46億元,同比增長12.6%;工業增加值為42.77億元,同比增長9.1%。
國外機器人在應用廣泛的焊接機器人上占據絕對優勢,市場份額超過95%,技術遙遙領先,以OTC 為例已開發出七軸弧焊機器人。焊接機器人最早應用于汽車行業,因對焊接的精度等各方面要求較高,因此一直是采用國外機器人生產線,國產機器人目前無法滿足汽車行業的需求,但是在其它領域如工程機械等已有成功案例(三一臨港自動化生產車間),佳士科技、瑞凌股份也尋找國外合作伙伴,欲分得一杯羹。
焊接機器人技術的研究與實際應用是今后5年我國焊接設備技術進步的重要標志。消化吸收國外先進技術,減少進口,研制具有我國知識產權的、國際先進水平的焊接機器人,保證質量、增加數量,將其應用從汽車、摩托車焊接擴展造船、電力、核能、石化等領域。推動我國焊接切割機器人的研制和產業化進程。逐步用自動化焊切設備,替代手工和半自動化設備,縮小我國與世界先進水平的巨大差距。從購買國外焊接機器人到消化吸收、自主開發,并形成具有知識產權的焊接機器人系統。
焊接機器人行業未來發展趨勢
未來15年,自動化焊機的研制、生產推廣達到世界先進水平,使用比例和國際接軌。我國焊接機器人在實際焊接生產中的應用領域及數量將大幅增加,并有水下焊接、太空及失重條件的焊接機器人研制成功。結合逆變電阻焊機技術的發展、激光—電弧復合焊技術的提高、焊接生產個性化要求的提高,更加先進的點焊/弧焊機器人、專用機器人、智能化的新一代焊切機器人將應用在生產實際中。
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2022-2027年焊接機器人產業深度調研及未來發展現狀趨勢預測報告
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