焊接機(jī)器人在提高生產(chǎn)效率方面的應(yīng)用

　?。?）提，確保高速焊接

　　企業(yè)在生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)器人意味著追求、高焊接質(zhì)量，因此各機(jī)器人廠家都在焊接速度上尋求突破，而機(jī)器人在軌跡控制上的是高速焊接的可靠保證。

　　MOTOMAN機(jī)器人在新一代控制器NX100中，應(yīng)用ARM（AdvancedRobotMotion）控制技術(shù)將各軸的慣性矩、重力矩、機(jī)器人安裝位置等因素納入運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算，大大提高了運(yùn)動(dòng)軌跡的精度。隨著機(jī)器人售價(jià)的降低和人工成本的增加，使用機(jī)器人所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益越來(lái)越驅(qū)動(dòng)企業(yè)使用機(jī)器人進(jìn)行焊接。如，在焊接工作站中，我們會(huì)遇到各種機(jī)器人安裝形式（如圖1a），在每種安裝方式中，機(jī)器人各軸所受的重力矩各不相同，我們只要在ARM控制中正確地設(shè)置機(jī)器人對(duì)地面的角度（如圖1b），就會(huì)克服各種安裝方式對(duì)軌跡精度造成的不利影響。

（2）雙機(jī)協(xié)調(diào)焊接功能

　　有時(shí)我們會(huì)遇到長(zhǎng)形工件，焊縫分布在工件的兩端，若采用1臺(tái)機(jī)器人進(jìn)行焊接，會(huì)出現(xiàn)因兩端不同時(shí)焊接而造成焊接變形不一致，從而使工件在長(zhǎng)度方向上扭轉(zhuǎn)變形，焊接后的工件難以符合尺寸要求。由于鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用場(chǎng)所的重要性，因此在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)安裝過(guò)程中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接提出了更高要求。針對(duì)這種類(lèi)型的工件，我們常采用2臺(tái)機(jī)器人同時(shí)協(xié)調(diào)焊接的方式，這就促生了兩臺(tái)機(jī)器人雙機(jī)協(xié)調(diào)焊接技術(shù)。在汽車(chē)后橋和消聲器的焊接中，經(jīng)常會(huì)使用到該項(xiàng)技術(shù)。

原來(lái)焊接機(jī)器人在鋼結(jié)構(gòu)焊接中就是這么干的

1. 概述

電力變壓器是輸變電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，變壓器外殼——油箱承裝著整個(gè)器身并充滿變壓器油，焊縫強(qiáng)度及密封性是變壓器的兩個(gè)重要指標(biāo)。

目前，在變壓器油箱制造行業(yè)，雖然有的企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始使用機(jī)器人，但總體仍是以手工焊接和仿形半自動(dòng)焊接為主，自動(dòng)化焊接還有很大的提升空間。如，弧機(jī)器人焊接過(guò)程中的電流電壓監(jiān)控、送絲速度監(jiān)控，點(diǎn)焊機(jī)器人的實(shí)時(shí)打點(diǎn)電流及時(shí)長(zhǎng)的監(jiān)控等。與手工焊接相比，機(jī)器人焊接在穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)效率等方面存在著巨大優(yōu)勢(shì)。因此，大力推廣應(yīng)用焊接機(jī)器人，提高焊接自動(dòng)化水平是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

焊接機(jī)器人構(gòu)造及功能

下面就以我公司使用的德魯斯DRW3110F-40型焊接機(jī)器人（見(jiàn)圖1）為例，簡(jiǎn)要介紹一下機(jī)器人的組成結(jié)構(gòu)及主要功能。

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接，提高焊縫成形質(zhì)量，焊接機(jī)器人還具備如下功能。

（1）示教功能?不同于軌道固定式機(jī)器人，移動(dòng)式機(jī)器人坐標(biāo)系的基準(zhǔn)零點(diǎn)不固定，程序的創(chuàng)建和修改要通過(guò)示教器（見(jiàn)圖2）進(jìn)行操作。

機(jī)器人有三種運(yùn)動(dòng)軌跡，分別為：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)、圓弧運(yùn)動(dòng)，針對(duì)不同的焊縫路徑選擇不同的運(yùn)動(dòng)軌跡。

（2）擺焊功能?為了增大焊縫寬度。我國(guó)焊接機(jī)器人的應(yīng)用主要集中在汽車(chē)、摩托車(chē)、工程機(jī)械、鐵路機(jī)車(chē)等幾個(gè)主要行業(yè)。提高焊接強(qiáng)度，手工焊接操作時(shí)常常沿著焊接方向以特定角度（形狀）周期性左右搖擺焊槍。焊接機(jī)器人同樣具備這一擺焊功能，并可以選擇正弦型擺焊、圓型擺焊、8字形擺焊、L形擺焊等多種擺焊模式，擺焊條件設(shè)置分為頻率、振幅、右停留時(shí)間、左停留時(shí)間、角度等幾個(gè)參數(shù)。

（3）焊縫跟蹤功能?電弧傳感器可周期性對(duì)焊接電流實(shí)施監(jiān)測(cè)，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，按照事先設(shè)定的增益、偏差等參數(shù)值，對(duì)焊槍上下和左右方向進(jìn)行補(bǔ)償（見(jiàn)圖3）。如果頻繁出現(xiàn)這種情況就要檢查一下機(jī)器人各軸的零位置，重新校零予以修正。這項(xiàng)功能在應(yīng)對(duì)工件出現(xiàn)加工偏差或者受熱變形等情況時(shí)非常有效，能夠及時(shí)糾正焊縫跑偏或?qū)捳灰磺闆r。

焊接機(jī)器人為什么能夠在鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)得到應(yīng)用

進(jìn)入2000年以后，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)顯著增長(zhǎng)，國(guó)力明顯增強(qiáng)，鋼產(chǎn)量大幅提高，在建筑中提出了“積極、合理地用鋼”，從此甩掉了“限制用鋼”的束縛，鋼結(jié)構(gòu)建筑在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)逐漸增多。如何引進(jìn)國(guó)外成熟的機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)為我們所用，如何在焊接質(zhì)量控制上與國(guó)外接軌，如何培養(yǎng)國(guó)內(nèi)的焊接機(jī)器人市場(chǎng)等一系列問(wèn)題都等待著我們進(jìn)一步努力。從2008年奧運(yùn)會(huì)鳥(niǎo)巢場(chǎng)館、中國(guó)尊到如今的港珠澳大橋，出現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)建筑熱潮，強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求，推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)建筑迅猛發(fā)展，建成了一大批鋼結(jié)構(gòu)場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)、車(chē)站和高層建筑。

在鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)過(guò)程中，焊接是鋼結(jié)構(gòu)工程制作和安裝的關(guān)鍵技術(shù)和質(zhì)量控制手段，在建設(shè)工程中有著十分重要的作用。鋼結(jié)構(gòu)的焊接性包含以下兩個(gè)方面的含義：一是工藝焊接性，是指金屬或材料在一定的焊接工藝條件下，能否獲得致密、無(wú)缺陷并具有一定使用性能的焊接接頭的能力。由于鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的多樣性，加之其安裝過(guò)程多在戶外，自動(dòng)化焊接程度較低，多數(shù)采用手工進(jìn)行焊接。機(jī)器人焊接在鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)過(guò)程中的應(yīng)用于前期在車(chē)間內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)部件的組裝連接，如圖1所示，例如H柱、梁、箱型柱、U形肋、板肋板單元和橫隔板單元的組裝連接等。

由于鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用場(chǎng)所的重要性，因此在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)安裝過(guò)程中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接提出了更高要求。這樣在激光焊縫跟蹤傳感器的幫助下，有可能完全省去示教步驟，從而大大提高工作效率。鋼結(jié)構(gòu)的焊接性包含以下兩個(gè)方面的含義：一是工藝焊接性，是指金屬或材料在一定的焊接工藝條件下，能否獲得致密、無(wú)缺陷并具有一定使用性能的焊接接頭的能力；二是使用焊接性，是指焊接接頭或整體焊接結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)條件所規(guī)定的各種性能的程度，包括常規(guī)的力學(xué)性能（強(qiáng)度、塑性、韌性等）或特定工作條件下的使用性能，如低溫韌性、斷裂韌性、高溫蠕變強(qiáng)度、持久強(qiáng)度、疲勞性能以及耐蝕性、耐磨性等。

焊接機(jī)器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機(jī)器人。機(jī)器人沒(méi)有疲勞，一天可24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，另外隨著高速焊接技術(shù)的應(yīng)用，使用機(jī)器人焊接，效率提高的更加明顯。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）工業(yè)機(jī)器人屬于標(biāo)準(zhǔn)焊接機(jī)器人的定義，工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動(dòng)控制操作機(jī)（Manipulator），具有三個(gè)或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的用途，機(jī)

器人后一個(gè)軸的機(jī)械接口，通常是一個(gè)連接法蘭，可接裝不同工具或稱(chēng)末端執(zhí)行器。焊接機(jī)器人就是在工業(yè)機(jī)器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊（割）槍的，使之能進(jìn)行焊接，切割或熱噴涂。