黃新然

摘 要：焊接機器人是隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展誕生的一種高效、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的焊接技術(shù)，是自動化、智能化高效焊接制造的典型代表。在焊接機器人的使用及教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，因操作人員等因素的影響焊接機器人的焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，在焊接過程中容易出現(xiàn)焊偏、焊穿、焊縫尺寸不符合要求等問題。本文以弧焊機器人為例，總結(jié)了焊接機器人應(yīng)用中常見的問題及技術(shù)難點，并對未來焊接機器人的發(fā)展趨勢進(jìn)行了概括。

關(guān)鍵詞：弧焊機器人；常見問題；智能化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.183

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，焊接作為現(xiàn)代制造業(yè)中重要的材料成形和加工技術(shù)，逐步向自動化、智能化高效焊接制造發(fā)展。機器人焊接就是自動化、智能化高效焊接技術(shù)的典型代表。

焊接機器人的出現(xiàn)在一定程度上取代了焊接工人的勞動，使焊接工人從高強度的勞動、惡劣的作業(yè)條件中解脫，同時在一定程度上提高了焊接的效率和焊接產(chǎn)品的質(zhì)量。但在對弧焊機器人應(yīng)用的實際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，在弧焊機器人的使用過程中會因為方法、材料、操作人員及設(shè)備等因素出現(xiàn)一些影響焊接效果的問題，要想使焊接機器人真正實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的焊接是存在一定難度的。本文就弧焊機器人使用過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行概括總結(jié)，并提出相應(yīng)的對策。

1 弧焊機器人焊接常見的問題

學(xué)院現(xiàn)在進(jìn)行教學(xué)用的Panasonic弧焊機器人，在該弧焊機器人的應(yīng)用教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，該弧焊機器人在焊接過程中容易出現(xiàn)如下問題：

（1）焊偏。焊偏是機器人在焊接的過程中，實際焊接的焊縫偏離預(yù)定軌跡或待焊焊縫中心的情況，如直線焊縫焊歪，以及圓弧焊縫不規(guī)整等。焊偏的焊縫不符合質(zhì)量要求，質(zhì)量要求不高的產(chǎn)品可以將焊縫打磨重焊，但打磨重焊嚴(yán)重影響工作效率、增大勞動強度；而質(zhì)量要求高的產(chǎn)品若出現(xiàn)焊偏則直接導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，使工作效率降低，同時造成資源和材料的浪費。

（2）焊穿。焊穿是在機器人的焊接過程中某些熔融金屬從焊縫背面漏出或是工件直接被熔穿形成孔洞的情況。

（3）氣孔。氣孔是機器人焊接結(jié)束后，在焊縫的外表面或者內(nèi)部形成的空穴。氣孔的出現(xiàn)將會影響焊縫的致密性，產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低焊縫的韌性、強度和承載能力，影響焊縫質(zhì)量。

（4）未焊透和未融合。未焊透和未融合是機器人焊接過程中母材金屬未與焊縫層金屬熔透或母材金屬未熔化、焊縫金屬未完全進(jìn)入焊接接頭根部的現(xiàn)象。未融合和未焊透的產(chǎn)生會影響焊縫的抗疲勞強度、質(zhì)量及使用壽命，影響焊接質(zhì)量。

（5）焊縫尺寸不符合要求。焊縫尺寸不符合要求指的是機器人焊接完成后焊縫的寬度、厚度及焊縫余高不符合產(chǎn)品設(shè)計要求。焊縫尺寸不符合要求使得焊縫外觀或強度及承載能力不能滿足產(chǎn)品要求，影響焊件質(zhì)量。

2 弧焊機器人焊接常見問題原因分析

影響焊接機器人焊接質(zhì)量和效率的因素有焊接工藝方法、工件材料、操作人員技術(shù)水平及設(shè)備條件等。

機器人自誕生以來經(jīng)歷了示教再現(xiàn)編程、離線編程和自主編程三個階段。目前應(yīng)用較多的是示教再現(xiàn)編程，工業(yè)機器人的示教主要有在線示教和離線示教兩種方式。在線示教，操作者直接控制機器人運動，記錄機器人的作業(yè)點并插入所需的機器人命令來完成程序的編制；離線示教，操作者不對實際作業(yè)機器人進(jìn)行操作，而是在離線編程系統(tǒng)或模擬環(huán)境完成編程，生成示教數(shù)據(jù)，然后通過PC機間接對機器人控制柜進(jìn)行示教[1]。

Panasonic TA1400弧焊機器人應(yīng)用的是在線示教—再現(xiàn)編程手段，這一類型的機器人尚未實現(xiàn)智能化，不具備對焊件裝配誤差、焊接過程中發(fā)生熱變形等情況進(jìn)行自動處理的能力，因而此類型機器人的焊接對焊槍的運動軌跡有著嚴(yán)格的精度要求，焊槍姿態(tài)需要在整個焊接軌跡上進(jìn)行連續(xù)的調(diào)整[2]，這種情況下機器人焊接質(zhì)量的好壞就在很大程度上取決于焊接程序的編制情況，也就是操作人員的技術(shù)水平。

Panasonic TA1400弧焊機器人應(yīng)用的示教—再現(xiàn)編程，是操作人員通過示教盒在選定的坐標(biāo)系（關(guān)節(jié)坐標(biāo)系、直角坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系、圓柱坐標(biāo)系或用戶坐標(biāo)系標(biāo)系等）下控制弧焊機器人各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動，以使焊槍沿著設(shè)定的焊接軌跡運動，并記錄下焊槍移動過程中焊槍的位置、運動形式、姿態(tài)，以及相應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，使之形成一個可以連續(xù)完成整個工件的焊接過程的示教程序。這種示教—再現(xiàn)編程方法使得焊接軌跡的精度完全依賴于示教者的操作，操作者依據(jù)工件的焊縫中心作為參考，通過自己的觀察結(jié)合實際經(jīng)驗確定各示教點的位置及焊槍姿態(tài)，因視覺誤差及個人經(jīng)驗差異導(dǎo)致焊接過程中出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。

3 總結(jié)

為使弧焊機器人能充分發(fā)揮其高效、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的特點，焊接機器人還應(yīng)朝著智能化方向發(fā)展，開發(fā)具有視覺傳感功能、自動制定運動軌跡、自動調(diào)整焊槍姿態(tài)參數(shù)、自動調(diào)節(jié)焊接參數(shù)等高度智能化的機器人。通過使機器人智能化來克服克服焊接過程中因各種因素導(dǎo)致的焊接偏差。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘭虎.焊接機器人編程及應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社.

[2]符婭波，邊美華，許先果.弧焊機器人的應(yīng)用與發(fā)展[J].機器人技術(shù)應(yīng)用.