焊接设备和功能部件
3 自动化焊接设备的新进展
焊接自动化，广义上是通过先进的焊接工艺、材料与设备，将自动化控制系统和焊接胎夹具、装卡定位及其运动系统三部分有机集成，实现对于待焊工件高效率、高品质、低成本的批量化规模生产，以保证高品质产品的稳定和一致化批量的产出。从形式上焊接自动化主要包括焊接自动化专机以及焊接机器人。
3.1 展示产品的总体印象
展会期间调研了涉及到焊接自动化设备制造和系统集成的厂商30余家，其中涉及机器人本体的品牌约11个：IGM、CLOOS、ABB、REIS、KOBELCO、KUKA、FANUC、PANASONIC、MOTO—MAN、OTC和COMAU。
而焊接机器人系统集成的厂商较多，主要有：lGM、CLOOS、ABB、REIS、KUKA、FANUC、MOTOMAN、OTC、COMAU、唐山松下、唐山开元机器人公司、昆山华恒、LINCOLN、成都焊研科技、成都焊研威达和珠海固得等。
参展机器人总共有62台，较上届展会机器人数目(52台)有所增加。但其中弧焊机器人较上届有所减少(上届46台，本届36台)，而点焊机器人较上届有明显增加(上届2台，本届13台)，并且其中有9台配备了伺服点焊枪。另外，协同机器人工作站数目有所增加(上届2个，本届5个)。机器人协同工作站包括2～3个机器人，其中有1～2台负责工件的变位。此外，专门的激光焊接机器人参展也是本届展会的一个亮点。
展示的焊接自动化专机有60多台套，其中管一管对接和管一板焊专机有45台套，板一板对接专机有16台套。
参展的自动化焊接专机的主要制造商有：成都焊研威达、唐山开元自动焊、昆山华恒、北京中电华强、成都焊研科技、哈焊所威德公司、北京艾美特焊接自动化有限公司、无锡华联、无锡阳通、无锡罗马重工(伊萨)、上海前山和郑州越达等。
展示的焊接专机大部分属于焊接辅机与焊接电源、送丝机的组合。例如，操作机+埋弧焊机(气保焊机)、操作机+滚轮架+埋弧焊机(气保焊机)、操作机+变位机+埋弧焊机(气保焊机)等。一部分专业专机制造商经过多年积累，展示了一些技术含量较高的专用焊接专机。
在焊接自动化技术和设备方面最突出的有．①专门的激光焊接机器人；②专门针对电弧焊而设计的弧焊机器人：⑧点焊机器人专用伺服点焊枪：④多台焊接机器人协同配合工作；⑤自动焊接、智能化焊接必需的各种焊缝跟踪技术(电弧传感器、激光传感器技术)：⑥针对管道类的各种专业焊接专机大量涌现。
3.2 展会机器人选介
3 .2.1 展会机器人选介
展会上，各主要机器人厂家都展出了自己的优势或特色产品，由于篇幅有限，在此仅选介如下：
德国库卡公司展示了机器人组焊接单元(RoboTeam.Station)、机器人伺服点焊单元(Servo.Drive.Spot.Welding)等。组焊接单元包括KRl6系列三台机器人，具有动作协调性强、生产节拍快、系统柔性高的特点，适合多元化产品。伺服点焊单元采用KRl50一F机器人，用于金属薄板的电阻自动点焊。库卡机器人点焊单元则采用. KRl50机器人，其特点是铝合金机器人本体、高速动态模型优化设计，加速性能比普通机器人高25％；控制系统内置标准的工业计算机，采用熟悉的WINDOWS操作系统；6D运动鼠标，使运动控制更加快捷。
华恒焊接展示的焊接机器人系统主要有适用于叉车门架、中型挖掘机导向座、动臂斗杆等结构件焊接的双工位机器人焊接系统。L型变位机+C型支撑的10轴联动后桥箱机器人焊接系统，适用于中型挖掘机油箱和叉车油箱焊接的8轴联动油箱机器人焊接系统，自动割缝寻位及纠偏的机器人火焰坡口切割系统，以及工程机械挖斗等工件的11轴龙门机器人焊接系统。
首钢莫托曼机器人有限公司的IA20机器人是MOTOMAN最新研发的7轴机器人，在6轴的基础上增加冗余轴，形成7个自由度。此款机器人具有良好的动作灵活性，可以完成各种复杂动作，适合在狭小动作空间作业，避免周边环境干涉。ESl65N是MOTOMAN点焊机器人的主力机型，该机器人有7个自由度机身，结构新颖，动作灵活，有良好的避障性，尤其适合狭小空间、复杂位置的点焊作业，使用的伺服点焊枪专门为其设计制作，采用了减速机电机一体化结构，机型紧凑、重量轻。
上海发那科机器人有限公司主要展示了两个系列的机器人产品：一是多功能智能型机器人R一2000iB系列，可以满足生产商不断变化的个性要求。它兼容六轴机器人R一2000iA。由新款R一30iA控制器提供支持的R一2000iB具有增强的智能功能和运动性能：二是高性能中空手臂机器人M一10iA，为一款将焊枪电缆内置于手臂的弧焊机器人，其性能相比同系列机器人有很大提高，更适合高强度焊接作业。高强度的手臂以及先进的伺服驱动技术提高了各轴的最大运行速度和加速性能，从而缩短了15％以上的焊接作业时间，实现更高的生产性能。
唐山开元机器人系统有限公司展示出了中厚板焊接的机器人系统，专门针对工程机械、钢结构、桥梁、建设机械、铁道车辆等行业的要求而设计、制造；独有的中厚板焊接自适应坡口变化的电弧传感跟踪功能：具有丰富、成熟、实用的多层多道焊接数据库以及高精度的焊丝接触传感技术定位功能。唐山开元自动焊公司针对造船行业、铁塔行业等设计的直管法兰自动焊接专机，可实现双端同时焊接(即内、外4点同时焊接)，独有的检测跟踪系统，针对直管与法兰不规则径向间隙自动补偿，实现自动焊接：具有两维焊枪摆动装置，满足大角焊缝的焊接：配备两套独立的焊接控制系统，即可4枪同时焊接(4点焊)，又可单端法兰双枪焊接(2点焊)。
唐山松下产业机器有限公司主要展示了电源融合型机器人(TAWERS)系统和旋转TIG填丝机器人焊接系统。电源融合型机器人系统具有多种焊接模式．SPMAG.I|(极低飞溅、低热输入，适合薄板焊接)和HD—Pulse(松下专利技术，在高电流域实现低飞溅、保证熔深，且不易焊穿)。旋转TIG填丝机器人系统采用AC伺服电机，实现高速、高精度送丝，具有脉冲同步高速调整，焊道更细密：填丝装置的送丝速度、加减速由机器人直接控制，焊丝可高速回抽，防止粘丝。
OTC展示了All—V6、All一B4焊接机器人系统，该系统是由基于WindowsXP的机器人控制柜(AlmegaAX21)、焊接电缆内置的焊接专用机器人(AIJ—B4)、机器人自动专用脉冲MAG／.MIG焊接电源(数字化脉j中DP一400R)和小型伺服焊枪组成。All一B4将电缆内置在机器人里，解决了机器人里的电缆与机器人、夹具发生干涉的问题。AX21控制柜通过焊接条件数据库功能解决了焊接质量问题。焊接条件数据库是通过输入板厚、接缝形状、焊接速度等，自动算出目标焊接条件进行设定的功能。配备专用脉冲MAG／MIG焊接电源DP一400R，开发的最新脉冲电流波形控制，可分别对低碳钢脉冲MAG焊、不锈钢脉冲MIG焊、铝脉冲MIG焊进行电流波形控制，实现低成本、高效率、无飞溅焊接，焊缝成形美观。
3.2.2 机器人本体结构
机器人的本体结构，近年来也有所发展，例如：
(1)七自由度机器人
MOTOMAN公司7自由度机器人采用冗余自由度，更加灵活快速，可以在保持点焊焊钳和弧焊焊枪姿态的情况下改变机器人姿态，有利于避免干涉，实现紧凑的设计布局。同时，可使机器人的速度更高，空间可达性更好。
(2)布线更加合理化的中空手臂焊接机器人
焊接机器人包括大量线缆，如电源电缆、气液管路、送丝软管等。合理布置线缆对机器人的灵活运行将发挥决定性作用。
由于机器人的适用范围日益扩大，焊接系统中更倾向于1个系统内使用多个机器人以提高生产率。在此情况下，除了机器人之间的干涉以及夹具与机器人之间的干涉外，安装在机器人上的电缆与机器人及夹具也会发生干涉。电弧焊接专用机器人本体A.lI—B4将电缆内置在机器人里，解决了这一问题。
采取的具体措施是将一线式电缆内置于机器人本体上臂：送丝机内置于第○3轴；焊接电缆内置于第○1轴；使用小型伺服焊枪+辅助送丝装置：以及让机器人本体的旋转轴、第②轴、第④轴部分纤细化等措施。
采用空心手臂内藏线缆，不但可以保护机械臂上整套保护气体软管的敷设，而且对于复杂工件，可以使机器人手臂更方便接近焊接位置，始终保持最佳焊接姿态，大幅度提高机器人运动的灵活性。对于用户，既提高了焊枪的可达性，且整套软管得到最佳保护，离线编程也进一步简化。KUKA、FANUC、COMAU也均推出了自己的空心手臂焊接机器人。
3.2.3 机器人控制系统
机器人控制系统主要包括：控制器、示教器、操作系统和软件包。控制器是控制系统的硬件。示教器为操作者与机器人之间通信与交流的工具。软件包为各种焊接任务控制程序的集合。另外，控制系统还包括一些接口，2nDeviceNet、Profibus—DP、Interbus—S电线、Interbus—S光纤、EthemetTCP／IP、USB、RS422等。
(1)Windows控制系统
目前，焊接机器人的控制平台多数基于Windows操作系统，也有基于VxWorks的实时操作系统(COMAU)。Windows操作系统分为WindowsCE嵌入系统(Panasonic)和基于个人计算机的Windows.XP操作系统(KUKA)。
Windows操作系统不但提供了更加友好的人机界面，对机器人编程也更加简单。并且可以在Windows界面下使用多种软件包，如电弧焊缝跟踪、激光焊缝跟踪、多层多道焊以及在线焊接参数优化等软件。
焊接过程控制系统的智能化是焊接生产自动化的核心问题之一。把模糊控制、神经网络控制和焊接专家系统等控制方法编写为焊接过程控制软件，可极大提高自动化系统的智能化程度。另外，可根据不同实际工作的需求，编写不同的焊接工艺软件，从而提高焊接自动化的柔性程度。
. (2)焊接电源和系统控制器集成
众所周知，传统焊接机器人的系统控制器和焊接电源是不同的两种产品。它们之间通过模拟或数字接口连接，供交换的数据量有限。将焊接电源融合到系统控制器中，使机器人动作与焊接波形控制、送丝控制紧密配合，可大幅度提高焊接质量。目前，Panasonic和. FANUC等公司已采用该理念进行机器人的系统控制器设计。图1.13为FANUC公司包含焊接电源的一体化控制器。
(3)无线示教系统
COMAU的无线示教器有效范围达100m，且各系统间无干扰。通过WITP技术可与其他WI—FI资源实现数据传送与接收。示教器与控制器间若配置“配对一非配对”安全连接程序，则多个控制器能由一个示教器控制。
3.2.4 机器人采用多机协同工作模式
机器人单机操作很难满足复杂焊道或大型构件的焊接需求。目前，各公司推出的机器人控制器都可实现同时对几台机器人和几个外部轴的协同控制，从而实现几台机器人共同焊接同一工件或者实现搬运机器人与焊接机器人协同工作。例如MOTOMAN公司推出的控制柜中可以协调控制多达72个轴。
3.2.5 机器人管理功能
在确保产品质量、提高生产率方面，生产系统管理功能非常重要
.(1)焊接品质管理的功能
控制柜具有显示电流、电压等焊接参数及参数监视的功能(见图1.16)。
. (2)异常历史记录的管理功能
以前的机器人控制器也有记录发生异常现象的功能。但是，整理记录却比较困难，需要PC软件等专用分析软件。而A×21控制柜毹够按照异常情况的种类、日期、时间、程序编号、编程步骤等分类管理，并且能用图表显示，使用方便。
3.2.6 机器人焊接数据库
控制柜通过焊接数据库功能解决了焊接质量问题。焊接数据库功能是通过输入板厚、接缝形状、焊接速度等，自动算出焊接参数并设定功能。
3 2.7 机器人离线编程及运动仿真
机器人焊接离线编程及仿真技术是利用计算机图形学的成果，在计算机中建立起机器人及其工作环境的模型，通过对图形的控制和操作，在不使用实际机器人的情况下编程，进而产生机器人程序。
与传统的在线示教编程相比，离线编程具有如下优点：①减少机器人的非工作时间；②使编程者远离苛刻的工作环境；③便于修改机器人程序；④可结合各种人工智能等技术提高编程效率；⑤便于和CAD／CAM系统结合，做到CAD、CAM、Robotics一体化。因此，机器人焊接离线编程及仿真是提高机器人焊接系统柔性化的一项关键技术，是现代机器人焊接制造业的一个重要发展趋势。KUKA、lGM和KOBELC0都推出了各自的离线示教系统。
KOBELCO离线编程示教系统的特点为：①工件模型的补充功能充实(具有3DCAD变换软件)；②示教作业支援功能充实(标准配置有自动焊道生成功能)；③可检查示教数据的问题点(标准配置干涉检查功能)；④焊接规范，管理简便(数据库编辑简单)。
. 3.2.8 机器人焊缝跟踪功能
焊缝跟踪可以简化为4部分：传感器、控制器、伺服系统和执行机构。系统通过传感器检测焊炬电弧相对于待焊部位的位置偏差，通过控制系统处理后输出控制信号。伺服系统带动执行机构使焊炬回到待焊位置，从而保证焊接点始终处于焊缝坡口中心位置。在焊缝跟踪系统中，传感器是关键，决定着整个系统对焊缝的跟踪精度。在焊接过程中传感器必须精确检测焊缝坡口，的位置及形状。跟踪传感器主要有接触传感器、电弧传感器以及光电传感器。
其中，电弧传感器对焊缝跟踪控制是利用焊接电弧现象本身的电弧电压、电弧电流、弧光辐射和电弧声等提供有关电弧轴线是否偏离焊接对缝的信息，进行实时控制。
KOBELCO焊接机器人的电弧传感功能广泛应用于工程实际。焊枪在焊缝坡口内进行摆动(往返动作)时，焊丝干伸长会发生变化。焊丝干伸长度越长焊接电流越小，反之则电流越大。由于上述特性，在焊炬未偏移的状态下，摆动到中央部位时焊接电流最小，摆动到两端时焊接电流最大。焊炬存在偏移时，摆动到右端或左端的焊丝干伸长度会有所不同，所以摆动到右端或左端的焊接电流亦不同。电弧传感可以捕捉到变化，从而检测出焊炬的横向(摆动方向)位置偏移。
同理，焊炬在上下方向(焊丝干伸长度方向)发生变化时，摆动往返区间内的焊接电流平均值和基准电流(一般使用设定电流)也会发生变化。电弧传感捕捉到变化，即可检测焊炬上下方向的位置偏移。
电弧传感不需要在焊枪上安装特殊设备，焊接过程中即可检测出焊炬的位置偏移程度，并及时纠正，是非常实用的先进传感技术，在KOBELCO焊接机器人系统中得到广泛应用。
光学传感器可分为点、线、面三种形式。它以可见光、激光或者红外线为光源，以光电元件为接受单元，利用光电元件提取反射的结构光，得到焊炬位置信息。常见的光学传感器包括红外光传感器、光电二级管和光电三级管、CCD(电荷耦合器件)、PSD(激光测距传感器)gDSSPD(自扫描光电二级管阵列)等。
随着计算机视觉技术的发展，焊缝跟踪引入了视觉传感技术。与其他传感器相比，视觉传感具有提供信息量丰富，灵敏度和测量精度高，抗电磁场干扰能力强，与工件无接触的优点，适合各种坡口形状，可以同时进行焊缝跟踪控制和焊接质量控制。而计算机技术和图像处理技术的不断发展，又容易满足实时性，因而是一种很有前途的传感方法。
SERVO. ROBOT及META公司都展示了各自的基于激光传感器的焊缝跟踪系统。图1.22为配备激光跟踪系统的机器人。
3.2.9 机器人配件厂厂家带来大量新的附件产品
为使机器人发挥出最大的柔性化，机器人手臂应能配合不同的加工、搬运工具、即离不开
3.3.高效化焊接专机及辅机具不断涌现
展会涌现出很多高效化焊接专机，如CLOOS推出变极性MIG／MAG焊接工艺、液化空气的P+T板拼焊机等。
变极性MIG／MAG焊接工艺又称CP(Cold.Process)冷焊工艺，主要用于0.2～2mm的薄板(钢、不锈钢、铝、镀层板、异种金属)焊接，显著提高了焊接速度，减少了对母材的热影响和焊接变形，并且有较强的间隙搭桥覆盖能力。
液空焊接集团的P+T纵缝自动焊接系统，可用于平板或内外纵缝的焊接。其采用等离子+TIG焊接工艺，穿孔等离子弧可以焊透无需开坡口的对接焊缝，磁摆T1G盖面，效率高，焊缝美观。
展会展出了一些有特色的焊接自动化辅机产品，如肯克公司的160T重型变位机和元适工程有限公司推出的液压组对防窜滚轮架等。
经过多年发展，一些自动化焊接设备制造厂家的产品已形成各自的行业特色。
唐山开元自动焊鞍装备有限公司——产品服务行业主要为：船舶、机车、电力、石化、重型机械等多个行业。主要的弧焊自动焊接机、生产线有敞车侧墙自动焊接生产线、敞车端墙自动焊接生产线、枕横梁自动焊接生产线、底架自动焊接生产线、构架侧梁自动焊接生产线、钢管法兰自动焊接机及生产线、钢管对接环缝自动焊接机及 生产线、大型平板对接自动焊接机、管道相贯线切割机、纵缝焊接专机等。
昆山华恒焊接股份有限公司——产品服务行业主要为：锅炉压力容器、船舶、工程机械、汽车和卡车等行业。主要产品有一柔性焊接机器人工作站、管板焊接专机、标；隹拼板／纵缝焊接专机系列、环缝焊接专机系列、罐式集装箱P+T复合自动焊系统、医疗食品不锈钢罐体自动焊系统、波纹管精密TIG自动焊接系统、专用车罐体大型拼板自动焊接系统、水泥搅拌车生产线焊接系统及工程机械自动焊专机等。
哈焊所威德讼司——产品服务行业主要为：锅炉压力容器、石油、石化、重型机械、铁路机车、核电等行业。主要产品有：双丝(单丝)窄间隙埋弧自动焊机、数控马鞍形埋弧自动焊机、小管内壁自动堆焊机(直管)、弯管内壁自动堆焊机(300、90。)、接管内壁立式自动堆焊机、封头接管埋弧自动焊机、管道焊接生产线(直管和螺旋管)、高频焊螺旋翅片管焊接生产线、敞车端墙自动焊接生产线、系列摩擦焊机、机器人焊接工作站等。
成都焊研威达——产品服务行业为．钢结构、重容行业、铁路机车、煤矿机械、重型机械、风电及核电领域、电力铁塔等。典型产品为：通用弧焊电源、型钢生产线、焊接辅机、数控切割机、管道焊接线、风塔焊接线、焊接机器人工作站等。
成都焊研科技——产品服务行业主要为：家用电器(热水器胆)、汽车、摩托车及工程机械等。主要产品有．环枞缝系列焊接专机、CZ系列焊接操作机、双工位龙门式自动焊接设备、汽车桥壳焊接专机、传动轴双环缝焊接专机、汽车油箱焊接专机等。
中电华强一产品服务行业主要为：锅炉、压力容器、管道、船舶及风力发电行业。主要产品有．蛇形管生产线、膜式壁焊接生产线、管道预制焊接工作站、风力塔杆焊接生产线、船舶制造的平面分段生产线等。
其他一些厂家在各自相关领域均有不俗业绩，不再赘述。
3.4 从展会看焊接自动化发展趋势
3.4.1 激光焊接机器人促进了激光焊接柔性化
与传统焊接方法相比，激光焊接具有能量集中、焊接变形小、焊接速度高、可达性好等优点。机器人与激光焊接相结合，则如虎添翼，可实现高效化和高柔性化的完美结合。
激光焊接机器人主要由激光器、机器人、光束传输系统和激光头等组成。根据不同的光束传输系统，展会主要有两种激光传输模式。一种将激光器安装在机器人的大臂处，激光在机器人手臂内经反光镜反射到加工点，机器人手臂内部特殊的光路设计使机器人的动作不影响光路传输。另一种是激光通过光纤由激光器传送给激光头，机器人控制激光头将激光投射到加工点。
扫描激光远程焊接是一种使用扫描镜组的动态焊接工艺。该技术采用扫描镜片的移动代替传统的工件移动，通过镜组移动可使聚焦的激光束光斑的转位速度超过500m／min，极大提高了焊接效率、焊接柔性和更好的经济性。采用该技术，可用一台DISC激光一机器人焊接系统取代9台电阻点焊机器人系统。扫描激光远程焊接系统是激光焊接的发展趋势，但展会上未见到实物。
3.4.2 电伺服点焊钳逐渐成为点焊机器人的标准配置
目前，点焊工业领域绝大部分用气动焊枪。而气动焊枪的技术特性决定了焊枪的电极力在焊接过程中固定、不可调、响应时间长。因此，气动焊枪很难在短时间内通过改变电极力实现对焊点质量的控制。
电动伺服点焊枪通过交流伺服电机带动电极进给以施加焊接压力，电机速度、位置、压力和时间都可精确控制。伺服焊枪应用于点焊工业后，由于电极压力可调，响应时间短，其技术特性完全能够满足电阻点焊瞬间锻压力的响应要求。针对汽车行业应用的镀锌钢板、铝合金和超高强钢的需求量日益增多，运用伺服焊钳的电极力可控特性，有利于优化焊接参数，为实现难焊材料的焊接与质量控制开辟了良好的应用前景。
本届展会的点焊机器人数量较上届有明显增加，并且每个机器人厂家都展出了配置电伺服点焊钳的机器人。电伺服点焊钳主要生产厂商日本的小原(OBARA)和德国的尼玛克(NIMAK)都展出了自己的电伺服点焊钳产品；美国的MILCO公司也展出了全机械加工、可更改电极形式的电伺服点焊钳。
展会上，Fronius公司展示了DELTA. SPOTl司服点焊系统。该系统在电极与工件之间增加了电极带，不但在点焊过程中可以保护工件表面状态，减小焊接飞溅；而且电极与电极带、电极带与工件之间产生的附加电阻，可以减小焊接功耗。
3.4.3 焊接自动化专机向标准化模块化发展
专用自动焊接设备是为用户专门定制的焊接设备，其难点是针对用户个性化的设计、制造、调试与服务，导致产品交货周期长、风险大、技术服务成本高。近年来，随着我国现代制造业的快速发展，整体技术水平的不断提高，对现代制造重要工序之一的焊接技术与装备提出了快速交货、性价比高、升级快的现实要求。模块化设计是解决上述矛盾的有效手段，较好地解决了专用自动焊接设备的专门设计和制造困难与市场需求之间的矛盾。通过展会可以看出，一些焊接自动化厂家已认识到模块化设计的重要性。
成都焊研科技公司在总结向用户提供的2000套专用自动焊接设备的设计、制造经验的基础上，在公司内部建立了近3000项技术标准和产品标准，初步构建了专用自动焊接设备模块化设计和制造框架。主要产品包括：各种环缝焊接专机和纵缝焊接专机以及马鞍型螺母焊接设备等，用户可以根据自己的个性化需求，在提供的标准产品和部件范围内，尽可能自行搭建专用焊接设备，大大缩短了专用焊接设备的设计周期和制造成本。
宝利苏迪公司的焊接机头、焊接小车以及焊接电源及控制系统都采用模块化设计，可以通过不同组合满足不同的焊接需求。
唐山开元机器人系统有限公司也在学习合作伙伴神户制钢的经验，进行焊接机器人系统的标准化、模块化设计制造。
昆山华恒的焊接专机和焊接机器人系统也在标准化、模块化设计制造方面取得了良好进展。
3 .4.4 电焊机厂家积极进军焊接自动化领域
展会上，焊接自动化装备已经成为主力展品。一些电焊机生产厂家开始涉足焊接自动化领域，即使是占据市场优势的焊接电源厂家也推出了焊接自动化产品。如在山大奥太、北京时代、深圳瑞凌、成都华远、上海通用等厂家的展位上自动化专机和辅机占据了大量展览面积。
电焊机厂家进军自动化焊接领域有两种方式，一种是突出标明自己的产品具有自动化接口；另一种是以自己生产的焊接电源为核心，自行配套专用焊接设备和辅机具。一般针对量大面广的焊接自动化设备，大都是操作机、变位机及滚轮架与焊接电源、送丝系统等集成的焊接自动化系统。
总之，通过“世界制造工厂”的市场需求驱动，使我国的焊接技术装备产业得到迅速发展。国家大型工程建设为焊接自动化装备创造了广阔的需求空间，展览会上展出了大量的风力发电、高速机车、船舶制造、核电设施、锅炉管道、钢结构等领域的专用焊接装备。
纵观历年的北京•埃森展览会，焊接自动化装备展品的比例逐年增加，其制造工艺水平和电控系统水平大幅度提高。但是，与国外厂家展出的高端自动化装备相比，国内厂家还存在不小差距。以机器人焊接系统为例，虽然国内各个专业焊接自动化厂商在以机器人为核心的焊接自动化系统的推广应用方面卓有成效，但是机器人本体及机器人焊接控制软件多为国外进口，技术含量高、利润空间大的核心控制技术及设备仍然多为国外厂商所垄断。
我国焊接设备制造业正向高参数、大型化、精密化方向快速发展，迫切需要各种高效、自动化的焊接装备。在大型自动化焊接装备的设计和制造中，全面采用最先进的传感技术、计算机控制及软件技术，以高精度的操作机、变位机和机器人为核心，开发适应当前市场需求的各种自动化焊接工作站、柔性制造系统和焊接生产线，必将成为焊接自动化装备的发展趋势。
第二部分.功能部件
“功能部件”部分重点关注“第十四届北京•埃森焊接与切割展览会”中送丝机、焊枪、自动焊接小车以及IGBT等功能部件的现状和发展趋势。
1. 送丝机
1.1 CO2/MIG送丝机呈；两大格局
1.1.1 以欧美为主流代表的全封闭式送丝机
全封闭式送丝机采用常规的直流永磁电机：外壳防护等级达习JlP23；设计上偏重干安全，体积大而重；送丝电机电压多为DC24V、DC36V、DC42V：送丝结构有单主动送丝轮和双主动送丝轮；电机与送丝总成、电磁阀全部装在箱内，起到防尘、防雨的作用；且多把控制程序电路板装进送丝机箱内，包括易耗的焊丝盘也装进密闭的塑料箱内，结构显得复杂，造价偏高。..这类送丝机采用敞开式结构：其外壳防护等级达.P2X；设计理念偏重实用、轻便，操作简单；采用的印刷电机电压一般为DCl8．3V、DC24V：送丝机构有单主动送丝轮和双主动送丝轮：电机送丝总成、电磁阀都显露可见：遥控盒为固定安装或半悬挂，也可取下操作，普遍不带控制线路板；其整体结构简单、操作方便、拿取轻巧、造价偏低，很受亚洲市场欢迎，在中、日、韩市场作为主流产品广为应用。上述两种C02／MIG送丝机的本质区别是亚洲人喜欢采用印刷电机，欧美人喜欢直流永磁电机。
两种电机的主要区别在于性能：印刷电机的特点是转子质量小，仅100g；动态响应快，转动惯量小；所控制的灵敏度高，机电时间常数一般在50ms左右：碳刷在平面换向，使用寿命较长：但制造精度要求高，工艺复杂。永磁电机转子相对质量较大，约500g：动态响应稍慢，转动惯量较大；灵敏度不够高，机电时间常数一般在60ms以上；碳刷在圆弧面上受单极性限制，换向易产生火花，碳刷寿命相对较短；但生产工艺成熟，自动化生产已普及，因而得到广泛应用。其次，亚洲人喜欢把控制电路板与主电源控制合二为一，组合在主电源内，电子元器件受震动影响较小，特别是送丝机频繁移动带来的接触不良现象得到减少。欧美人喜欢把控制线路板与主电源分开，装入送丝机箱内，有利于解决送丝机与电源长距离操作时线路电压衰减导致控制电压不稳的问题，但相对增加了安装送丝机上控制线路板时的复杂性。两种形式各有优劣，分别被两种拥有不同文化与习惯的群体所运用。随着时间的推移，东西方文化的不断交流，特别是由于展览会促进了快速及时的信息沟通，设计理念将互相渗透，各取所长。
1.2 带测速反馈装置的送丝电机
通过展会，看到了代表发展方向的送丝机，即送丝电机带测速反馈装置：有印刷电机带测速反馈装置，也有直流永磁电机带测速反馈装置)。
反馈形式有两种。一种是利用在电机高速轴端装有带60齿槽的光栅盘，配以放大器光电开关，以检测电机转速变化，通过调速控制电路，即可获得高稳定性的运转速度；另一种利用在电机转轴上装一磁环，其外侧装一信号线圈，电机运转后，磁环随电机轴同步旋转，信号线圈在交变磁场作用下感生正弦交流电压，此信号电压的幅值、频率与转速呈线性关系。由此，测量信号电压的变化即可知电机输出的转速变化。
由于测速反馈电机运用于送丝机上，在控制系统作用下，提高了送丝电机的精度，从而提高了送丝的精确性，焊接电弧更稳定。该送丝机常用于数字化电焊机的精确控制。
1.3 推拉式送丝机级推拉式抽式送丝机
推拉式送丝机主要针对细丝、软丝，如Ф1.2以下的铝丝而设计。由于焊丝刚度小、又软，靠送丝轮的推力难以克服送丝软管及导电嘴无规律变化的阻力，因而采用前拉后推式有效解决了长距离(焊枪3m以上)送细丝、软丝难的问题。
推拉带回抽功能的送丝机，如以福尼斯为代表，采用交流伺服电机配以焊丝缓冲器协助实现了动态回抽功能，再与全数字电源协同配合，巧妙地达到了一脉一滴的所谓无电流或小电流熔滴过渡，实现了基本无飞溅的良好效果，是一种非常有发展前景、较完善的送丝机。
前拉后推式送丝机发展前景非常好，既能解决细丝、铝丝长距离稳定送丝，更可以配合自动C02行走小车达到更佳效果。因此，C02自动角焊小车体积小、重量轻、操作方便，所以非常适应角焊、平焊。其送丝距离可延长至1.Om以上，且小车的作用可在很大程度上得到发挥，有效改善工作现状，进一步提高自动化效益。
2 焊枪
2.1 焊枪展商
展会中，生产焊枪及配件的厂商近50家，有国外大品牌和世界知名企业，有中外合资企业和股份制企业，民营企业也占很大比例，任丘地区企业占50％以上。全国年产焊枪数量几百万支，焊枪的市场需求量随着钢产量的增加同步增加。焊枪除了为焊机电源主机配套外，由于焊枪本身是消耗品，更多地使用于直接用户，很大比例是在焊枪易损件替换的需求上，这是一个巨大的市场。突出表现在气保护焊枪、等离子割枪和TIG焊枪上，且每年都有大幅度提高。
2.2 焊接技术状况
展会上生产焊枪和配件的近50家生产商，产品水平都有不同程度的提高。焊机与焊枪的关系唇齿相依，焊枪的性能直接关系到焊机的性能，影响焊接质量、生产效率和成本。市场对焊枪的要求越来越高，不再把焊枪看成是技术含量低、简单的劳动力密集型低档产品。从设计、选材、加工、组装、检验都精益求精，才可能生产出高品质的焊枪。
近年来，以亚式焊枪为主的市场发展最快。亚式焊枪结构简洁，在不同环境下经得起摔打，经历了多年的市场考验，并不断完善。许多生产厂在选材用料、提高加工精度、采用新工艺和新材料上不断改进，以适应市场需求。亚式焊枪在国内已占据70％以上的市场份额，是通用焊枪的主导产品。
国内除对通用焊枪的需求外，对高性价比焊枪、高性能焊枪也呈现需求增大的趋势。机器人焊枪、高生产效率的水冷焊枪、双丝焊枪已经在国内参展商展位出现。且产品外观、加工精度可与国外产品媲美。
除了对产品使用性能的不断提高，焊枪生产厂家的产品水平每届展会都有不同程度的提高，更多的新产品让人耳目～新。在厂家完成产品的使用性能开发后，焊枪的外观设计受到广泛重视。漂亮的外观和舒适的操作体现了造型的完美。有厂家已将先进的双色注塑工艺用在焊枪生产工艺中，并将企业商标注塑在外壳的明显位置，形成突出的品牌形象，获得国外厂商青睐。
随着国人对环境保护意识的增强，展会上环保焊枪也是一大热点。人们对吸烟焊枪、吸尘焊枪更加关注。相信在不久的将来，环保焊枪定会活跃在市场上。
2.3 国外焊枪水平
国外品牌的产品在展会上也有亮相。对比国产焊枪，国外品牌普遍设计周到，用料考究(如电缆适度的柔软性和良好的耐老化性，经久耐用)，并以精良的设备和工艺装备保证生产出优质、美观和精致的焊枪配件，其组合装配也完美无缺。因此，高性能的机器人焊枪、等离子焊枪、大电流水冷焊枪、双气流节能焊枪以及高性能的TIG焊枪等仍多依靠进口。
2.4 对国内焊枪发展的建议
作为世界制造工厂的中国，焊接市场巨大，而且焊接需求随国民经济的发展将越来越大。如此快速发展的市场，给行业发展提供了机遇。同时，对焊枪生产业也提出更高要求。
例如，等离子焊接是一种优质高效的焊接工艺，有较好适用性。在一定程度上可以替代TIG焊，而且生产效率明显高于TIG。但国内缺少等离子焊枪规模生产企业，而国外产品价格昂贵又限制了推广。目前，因为等离子焊有更好的灵活性和适用性，国外汽车行业出现了以等离子焊代替点焊的趋势。
让人可喜的是国内焊枪整体水平的提高。一些企业已具备了自主创新、自主研发的能力。焊枪生产企业要不断从设计、选材和制造等多方面努力，缩短与国外产品的差距，在性能、质量和品种方面赶上国外品牌，才能体现国内产品的价格优势，更好地服务于国内企业，共同开拓国际市场。相信，中国企业生产的焊枪产品将以其质量高、价格低的优势最终在世界焊接舞台上扮演配件市场的重头戏。
3 逆变焊机关键功能部件一lGBTj模块 (略)
上一篇文章：第十四届北京埃森焊接与切割展览会展会综合结束报告