协作焊接机器人是门好生意?

某行业人士向高工机器人表示,协作机器人经过多方试探最终在工业上发力并且会持续抢占工业机器人的市场,这个趋势是明显的。
实际上也是如此,其中一个显著表现是,协作机器人厂商们正在持续发力焊接工艺。10月18日,节卡机器人正式发布焊接工艺包&一站式解决方案;10月14日,中科新松发布继承了焊接工艺包的新一代多可®协作机器人——GCR旗舰系列& GCR ZII系列;7月25日,越疆机器人推出支持快速部署的焊接工艺包……
高工机器人产业研究所(GGII)数据显示, 2021年中国市场弧焊机器人销量4.16万台,同比增长29.60%,预计到2026年,中国市场焊接机器人整体销量或接近10万台大关。不难看出,协作机器人厂商是为了抢占焊接工艺的巨大市场。

协作焊接机器人是门好生意?

但,协作机器人用于焊接工艺真的是门好生意吗?本文「高工机器人」围绕协作机器人用于焊接工艺的优劣势以及应用前景等问题,采访了一众协作机器人行业从业人员,共同为上述问题寻求解决之道。

有优势,但劣势也有

从目前工业机器人的应用分布领域来看,主要集中在焊接、喷涂、装配、包装、码垛搬运、抛光打磨等领域,其中焊接、搬运码垛是占比最大的两大领域,相关数据显示,目前世界工业机器人中焊接机器人的用量达50%左右。
那么,在焊接工艺中,协作机器人有哪些优势?
遨博表示,对于焊接行业而言,传统工业机器人应用部署成本高,焊工的学习成本高、焊接品质对焊工的个人能力有着高要求,传统工业机器人难以满足中小企业的需求。而随着视觉、传感器、AI等技术的发展,协作机器人可广泛适用于小批量、多品种定制柔性生产线应用的需求,同时价格更低、更易集成,投资回报快,协作机器人可以对传统工业机器人服务的空白进行补充,在焊接场景亦是如此。

协作焊接机器人是门好生意?

在中科新松相关负责人看来,协作机器人应用于焊接场景,有着四大优势:
首先,相较于传统焊接机器人,协作机器人更为易用,通过拖拽示教,用户可以快速便捷的示教出焊接轨迹,大大提升了实施效率;
第二,由于协作机器人负载自重比极低,轻量化程度高,灵活性高,可以轻易的安装部署,能轻而易举的替换掉专业焊接工人才能完成的工作,同时由于自重比低,协作机器人还可以安装在移动平台上,实现小部件小批量的快速焊接工作;
第三,协作机器人相较于传统焊接机器人的接口开放度更高,更易与同外部生态产品集成以及二次开发,实现焊接激光寻位、视觉引导、焊缝自动跟踪、复杂轨迹焊接、焊接质量检测等功能,满足部分客户对于焊接智能化的需求;
最后,协作机器人的整体设计较为小巧,自身运行能耗相较传统机器人要低很多,用户在实际应用中的纵横成本更低。
艾利特机器人表示:“协作机器人在焊接场景的优势首先是方便部署、快捷示教、简单编程、接口丰富、本体轻便、编程简单等自有的优点。此外,协作机器人通过与基于电流模型的力控或配合末端力传感器等配合,可以实现自由拖动甚至确定某些特定自由度的拖动(锁轴拖动),有效降低示教难度。因而,协作机器人对于一些单站的焊接工站,针对小件、多SKU、少批量的焊接需求,具有天然的优势。”
大族机器人市场总监郑潘红看来,相较于传统的焊接机器人,除了占地面积小、灵活、安全、操作简单、性价比高等协作机器人的天然优势外,还在于企业的适用性上,协作机器人可单台工作、人机协作,非常适用于一些中小型企业的柔性化焊接需求。
越疆机器人产品总监解俊杰同样认为协作机器人用于焊接工艺最大的优势,来源于协作机器人轻量化、易部署等天然特点,如拖拽示教,传统的焊接机器人要用于焊接,往往需要通过示教器一个一个点去定位,而协作机器人直接通过拖拽进行,大大提高了示教效率,即便是在复杂的焊接轨迹要求下,协作机器人在编程上面更加简单快捷,面对多品种小批量的焊接生产,效率相比传统焊接机器人同样大大提升。
节卡机器人行业专家唐荣俊表示,实际上,焊接应用场景非常丰富,从轨道交通、石油管道、液化天然气的储罐、核电设备,再到建筑钢结构等都需要大量焊接,但这些行业的焊接对象是大型工件,生产模式与汽车行业的批量制造模式相异,难以通过传统工业机器人实现焊接。

协作焊接机器人是门好生意?
不难看出,在一众协作机器人厂商看来,协作机器人用于焊接工艺的优势多是围绕协作机器人的天然优势。
但某焊接机器人企业相关负责人Richeal(化名)告诉高工机器人,协作机器人要在焊接场景大批量落地,在目前来看仍不实际。在Richeal看来,协作的速度比工业机器人慢,在通用的大批量制造的应用环境中,效率完全无法和工业机器人相提并论。同时,在现有的焊接环境中,机器人大部分都需要大作业半径,多功能的弧焊软件,协作机器人目前还不能满足。
围绕协作机器人的焊接效率,越疆机器人产品总监解俊杰表示,从总的作业效率上来说,协作机器人的确是要比传统工业机器人要稍慢一点,但是在单纯的焊接效率上,协作机器人与传统工业机器人相比是相差无几的。两者的差距主要在于空走的时间,传统工业机器人的启动速度较主打安全的协作机器人而言要快,因而如果在某个焊接场景中,空走的时间比重较大,效率才会有明显的差别。
解俊杰进一步说到,工艺包的确也是协作机器人与传统工业机器人的差距之一,工业机器人的焊接工艺包已经发展了几十年,在上下游厂商的配合、焊机的配合、焊接技术等方面都已比较完善,而协作机器人厂商推出焊接工艺包的时间还比较短,在细节、焊接上下游的配套上相对存在有一定的不足,但随着协作机器人在焊接场景的持续深耕,在反馈之下,差距只会越来越小。
中科新松相关负责人认为,目前,协作机器人用于焊接场景的限制主要在于臂展和工艺包上。在臂展上,市面上的协作机器人产品由于前期定位为替代人工,因此臂展设计有局限性,对于尺寸较大的单体零件焊接需求需要增加外部移栽机构来拓展其工作空间,会额外增加成本,限制了其焊接应用的拓展;在工艺包上,市面上大多数的协作机器人都属于产品技术积累和功能持续提升阶段,并没有属于自己的焊接工艺包,没有焊接工艺包而做焊接工作相当于是钻木取火,效率低下,限制了协作机器人在焊机领域的使用。

打破协作机器人局限,拥抱焊接蓝海

目前,协作机器人用于焊接工艺仍处于发展初期的探索阶段,各家协作机器人企业在焊接场景上并未有明显的差距。如何打破协作机器人局限,拥抱焊接蓝海?
各家有各家的“算盘”。
中科新松选择的是从硬件到工艺包上进行全局优化。针对臂展的不足,中科新松的多可协作机器人臂展范围覆盖600mm到2米,大大拓展了场景适应性,可以兼容从小尺寸零件到大型零件的焊接作业,为协作机器人在焊接领域的拓展应用提供了更多可能。而在焊接工艺包上,多可协作机器人通过众多焊接应用的积累,开发了焊接工艺包,支持三角形、梯形、正弦、螺旋、8字形等多种摆焊方式,支持麦格米特等主流焊机,满足客户多种场景下的焊接需求,同时可快速部署,焊接场景适应性有效提升。
在遨博看来,焊接协作机器人的未来应是“安全化、便捷化、智能化、模块化”。 遨博基于轻型焊接工作台,与遨博协作机器人完美融合,打造了可移动式的焊接工作台,摆脱了传统焊接固定笨重模式,随拖随走,适用于各种环境下的室内外焊接工作。遨博协作机器人重复定位精度可达±0.02mm,使得电弧更稳定柔和,熔池更平静,焊缝更完美。
艾利特机器人选择的道路是从焊接细分领域开始突破。艾利特机器人表示,目前艾利特已率先在薄板焊接(激光焊接)取得了突破,同时气保焊也有成熟的应用案例,但是焊接作为基础工艺,必然要求很多,产品的一致性、产品的规格等都会决定焊接要求,比如焊缝跟踪、厚板焊接的多重多道等工艺目前都是协作机器人还未完善有待开发的地方,另外以往协作机器人为便捷化,多数采用驱控一体控制器,导致无法满足焊接实时联动需求(多轴扩展),协作机器人应用于焊接目前能解决因多品种来的编程困扰,必然能解决部分客户痛点,但是如果要成为焊接工艺不可或缺的产品,必然从焊接细分领域的突破促进产品发展。”
大族机器人选择的或是找准协作机器人在焊接场景的核心痛点。在芝加哥机床展上,大族机器人推出全新的自动化焊接解决方案,将大族机器人与焊接系统、焊枪系统等搭配使用,发挥大族协作机器人操控简单(只需简单编程即可使用,节省时间和成本)、安全性高(机器人在运行时遇到突发断电或者急停时直接抱死不下坠)等核心优势,焊工无需他人帮助即可操作完成,同时提升焊接工艺、有效提高焊接生产效率。

协作焊接机器人是门好生意?

大族机器人市场总监郑潘红表示:“很多限制是协作机器人固有的,没法改变,只能去找到适合协作机器人焊接的场景,找到协作机器人是必选项的场景,焊接市场体量非常大,适合协作机器人的场景无疑是足够的。
越疆机器人选择的或是用可定制化的工艺包实现焊接场景的突破。据悉,越疆机器人推出的支持快速部署、可任意定制生产场景的协作机器人焊接工艺包,通过焊接工艺包与生态组件的无缝组合,用户可以快速实现各种焊接应用。焊接工艺包支持CR全系列协作机器人,适配多种主流焊机,用户可以根据需求选配套件,搭建属于自己的焊接系统。
越疆机器人产品总监解俊杰表示:“焊接是协作机器人非常关键的一个应用场景,目前,焊工短缺的情况是比较严重的,同时焊接工程师培育的时间周期也很长,越疆机器人定制化的工艺包产品可以有效解决这一人工短缺的情况。

协作焊接机器人是门好生意?

节卡机器人锚定的亦或是从硬件到工艺包的层层突破。在硬件上,节卡协作焊接机器人重复定位精度可以达到±0.02mm,同时协作机器人常用的臂展为1.3米,基本能满足大部分焊接需求,其小巧轻便的特点更有利于搭载外部机构。
在工艺包上,节卡最新发布的焊接工艺包把高级焊工的技艺和实践经验参数化,复制迁移到软件端,打造普工也可使用的“0”门槛自动化工具,极大降低焊接技术难度,破解焊接行业痛点难题。节卡焊接工艺包可以满足除电弧跟踪、多层多道焊等非常用功能以外绝大部分的焊接功能。
同时,珞石、法奥、慧灵等协作机器人厂商也同样在发力焊接场景。
珞石柔性协作机器人xMate ER7 配套激光焊接软件包,可与激光器直接通讯,通过机器人末端搭载手持激光焊接头或机用工业焊接头,实现对碳钢、不锈钢、铝合金、铜合金等部件的精准焊接;
法奥在2022年ITES深圳工业展上展出了相关的案例,法奥推出的协作机器人焊接工艺包,内置摇摆焊、断焊、多层多道焊等多种工艺,可以满足直线、圆形、外部轴联动焊接、激光传感器引导焊接等多种实际需求,相较传统的工业机器人,可以快速使用。
此外,行业人士透露,已有国内传统工业机器人品牌开始研发焊接用协作机器人,试图入局这一赛道。
结语
对于一个新兴市场来说,有太多的困扰与谜局是正常不过的,“如何平衡协作机器人用于焊接工艺的优势与不足”“如何在一个新的赛道上扎根”,没有太多经验可以借鉴。
这样的环境下,需要协作机器人厂商们在一个个细分场景里摸索与开拓,探索协作机器人切入焊接工艺的可行路径,形成各自的竞争优势,从而才能让协作机器人深扎焊接领域,从而共同“分羹”协作焊接领域这一蓝海市场。

 

来源:高工机器人

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