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

　　MOTOMAN機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、機器人安裝位置等因素納入運動控制計算，大大提高了運動軌跡的精度。隨著機器人售價的降低和人工成本的增加，使用機器人所帶來的經(jīng)濟效益越來越驅(qū)動企業(yè)使用機器人進行焊接。如，在焊接工作站中，我們會遇到各種機器人安裝形式（如圖1a），在每種安裝方式中，機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)置機器人對地面的角度（如圖1b），就會克服各種安裝方式對軌跡精度造成的不利影響。

（2）雙機協(xié)調(diào)焊接功能

　　有時我們會遇到長形工件，焊縫分布在工件的兩端，若采用1臺機器人進行焊接，會出現(xiàn)因兩端不同時焊接而造成焊接變形不一致，從而使工件在長度方向上扭轉(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)用場所的重要性，因此在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)安裝過程中對鋼結(jié)構(gòu)的焊接提出了更高要求。針對這種類型的工件，我們常采用2臺機器人同時協(xié)調(diào)焊接的方式，這就促生了兩臺機器人雙機協(xié)調(diào)焊接技術(shù)。在汽車后橋和消聲器的焊接中，經(jīng)常會使用到該項技術(shù)。

原來焊接機器人在鋼結(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——油箱承裝著整個器身并充滿變壓器油，焊縫強度及密封性是變壓器的兩個重要指標(biāo)。

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

焊接機器人構(gòu)造及功能

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

為了實現(xiàn)自動化焊接，提高焊縫成形質(zhì)量，焊接機器人還具備如下功能。

（1）示教功能?不同于軌道固定式機器人，移動式機器人坐標(biāo)系的基準(zhǔn)零點不固定，程序的創(chuàng)建和修改要通過示教器（見圖2）進行操作。

機器人有三種運動軌跡，分別為：點對點運動、直線運動、圓弧運動，針對不同的焊縫路徑選擇不同的運動軌跡。

（2）擺焊功能?為了增大焊縫寬度。我國焊接機器人的應(yīng)用主要集中在汽車、摩托車、工程機械、鐵路機車等幾個主要行業(yè)。提高焊接強度，手工焊接操作時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、右停留時間、左停留時間、角度等幾個參數(shù)。

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

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

進入2000年以后，我國國民經(jīng)濟顯著增長，國力明顯增強，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)濟發(fā)達地區(qū)逐漸增多。如何引進國外成熟的機器人應(yīng)用技術(shù)為我們所用，如何在焊接質(zhì)量控制上與國外接軌，如何培養(yǎng)國內(nèi)的焊接機器人市場等一系列問題都等待著我們進一步努力。從2008年奧運會鳥巢場館、中國尊到如今的港珠澳大橋，出現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)建筑熱潮，強勁的市場需求，推動鋼結(jié)構(gòu)建筑迅猛發(fā)展，建成了一大批鋼結(jié)構(gòu)場館、機場、車站和高層建筑。

在鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)過程中，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，加之其安裝過程多在戶外，自動化焊接程度較低，多數(shù)采用手工進行焊接。機器人焊接在鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中的應(yīng)用于前期在車間內(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)用場所的重要性，因此在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)安裝過程中對鋼結(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、高溫蠕變強度、持久強度、疲勞性能以及耐蝕性、耐磨性等。

焊接機器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機器人。機器人沒有疲勞，一天可24小時連續(xù)生產(chǎn)，另外隨著高速焊接技術(shù)的應(yīng)用，使用機器人焊接，效率提高的更加明顯。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）工業(yè)機器人屬于標(biāo)準(zhǔn)焊接機器人的定義，工業(yè)機器人是一種多用途的、可重復(fù)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(yè)自動化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的用途，機

器人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(zhí)行器。焊接機器人就是在工業(yè)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。