焊接機械范文
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篇1
前言
我公司于2002年11月引進了IGM公司RTI-2000系列焊接機器人，主要用于300公里動車組車頂、側墻等大部件焊接。該設備提高了產品的焊接強度與焊縫質量，減輕了焊工的勞動強度，提高了公司的生產效率。但是由于設備使用率大，隨著使用年限的增長，設備電氣系統不斷老化，經常出現各種各樣的疑難故障，如近期出現的激光跟蹤系統焊接過程中強磁干擾的問題。
1 問題發生
該激光跟蹤系統是由控制器給激光頭發送打開激光指令，激光頭向焊縫發射一條垂直方向上的激光線，由激光頭內置攝像頭接收焊縫反射回來的激光線并將圖像信號返回激光控制器進行數據分析，把處理好的焊縫跟蹤的坐標、破口寬度、填充區域等結果數據通過rs232通訊協議返回來給機器人，機器人根據這些結果來跟蹤焊縫。由于焊接回路在焊接過程中會因為大電流產生強磁場，對電氣設備、信號線路等會產生很大干擾。該機器人在焊接時焊縫成像雜亂無章，而模擬行走時圖像穩定，說明故障為焊接干擾所致。
該干擾問題曾出現過多次，通過增加激光頭與機械手間絕緣板，重新布置激光頭通訊線避開焊接回路，更改通訊線屏蔽層屏蔽方式等減輕了干擾現象，但近期出現的干擾問題通過老方法已無法解決，經過數天排除亦無法找到行之有效的屏蔽干擾的方法，干擾問題導致了焊接時剛起弧便停止，嚴重影響焊接質量，需打磨返修，對生產效率及后續工序的生產產生了很大影響。
2方案設計
公司2005年引進的另一套IGM焊接機器人使用至今未出現過激光跟蹤系統干擾問題，該機器人配置的是Servo Robot公司的SMART-BOX&mini-i60系列激光成像系統。而問題設備使用的是CAMI-BOX&mini-i90，前者具有精度更高，體積更小，跟蹤效果好，成本較低等優點。由于生產任務緊，我們決定用備件庫內唯一一套激光跟蹤系統（控制器為SMART-BOX，激光頭為mini-i60）對該老機器人進行升級，從根本上解決干擾問題。
2.1硬件升級安裝
2.3激光控制器配置
2.4建立激光模板進行測試
激光部分配置完畢，將焊槍對至焊縫上，通過winuser建立對應焊縫的激光模板。手動打開激光看到識別點（紅十字）后保存至激光即可進行模擬跟蹤操作。觀察跟蹤正常用焊接試板進行試驗并觀察信號圖像，發現干擾現象已經消失，成像非常穩定，升級成功！
3結語
篇2
世界各國及國內以焊接業為主導的生產廠（如鍋爐、橋梁、重型及工程機械行業）一直在積極地采用國際先進的焊接工藝和設備。利用這些先進的工藝和設備提高了焊接質量，降低了焊接成本，改善了工人的勞動條件。目前由于市場激烈，提高生產率，使工藝合理化以及降低成本顯得十分重要。
世界大多數發達國家，根據各自的特點，焊接車間大量使用柔性焊接系統（FWS）和高水平全自動焊接系統，在勞動力不足，企業員工高支出費用的情況下，使焊接質量，生產效率均保持世界領先地位，顯示出良好的經濟效益。
但是我國，由于勞動力充裕，人員素質較低，以及一些其客觀存在方面的原因，就不宜照學發達國家的做法，應當根據我國的特點，在低成本焊接方面走我們自己的路。
所謂低成本焊接，即明顯區別于傳統的手工電弧焊和先進的焊接機器人及柔性焊接系統（FWS），而采用優質，高效，節能的焊接技術，且焊接設備投資不大，利用率較高，投資回收期較短。焊接過程中焊絲自動送進或配備自動行走等機構，在焊接質量，生產效率，降低焊材消耗，節約能源等方面均有明顯的經濟效益。典型的方法有CO2氣體保護焊和埋弧焊等。
1我國焊接機器人的使用情況
1996年，中國機械工程學會焊接學會和中國焊接學會對全國焊接機器人在制造業中的應用情況作了全面調查，結果表明：
（1）我國使用焊接機器人進行生產的工廠約有70家左右。焊接機器人的總數達500臺（含大專院校、培訓和科研用的焊接機器人）。
（2）工程機械行業所擁有的焊接機器人臺數占總數的16%，排在汽車制造業47%及汽車零部件制造業18%以后，居第三位。
（3）工程機械行業所擁有的弧焊機器人占30%僅資助于汔車制造行業的37%。
（4）工程機械行業弧焊機器人臺數雖然沒朋汽車行業多，但是其機器人的水平比菘它主要行業的都高一些。例如工程機械徒行業中弧焊機器人幾乎全部配備有接觸尋位及電弧跟蹤系統，并具有機器人與變位協調運動的功能，而且全國僅有五條最先進的柔性焊接生產線（FWS）全部都安裝在工程機械制造廠中。
篇3
Abstract： In this paper， the structure and operation principle of OTC manipulator are briefly introduced. Then， combining with the steel pipe and connecting seat welding example， welding principle and parameter control requirements of OTC manipulator are studied in detail to carry out useful exploration and practice for wide use of OTC manipulator in industrial field.
關鍵詞： OTC機械臂；自動化焊接工藝；參數控制
Key words： OTC manipulator；automated welding process；parameter control
中圖分類號：P755.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）18-0131-02
0 引言
橫梁鋼管與連接座為內外對接環焊縫，人工焊接內腔焊縫時，必須邊旋轉工件邊焊接，作業有一定難度，并且由于內腔熔池可見性差，很難確保焊縫質量達到生產要求。采用機器人施焊，首先能保證焊接質量，而且相比于人工焊接來說作業效率更高，因而機械焊接在近些年被廣泛用在工業生產中，特別是在軌道裝備制造業中取得了很好的應用效果。本文首先簡要介紹OTC機械臂的結構和動作原理，然后結合橫梁鋼管與連接座焊接實例，具體研究OTC機械臂的自動化焊接技術原理和參數控制要求，為OTC機械臂在工業領域的廣泛應用進行有益的探索和實踐。
1 OTC機械臂的結構和動作原理
OTC機械手臂又稱關節機器人，多數有6軸，6個關節可聯動、也可以單個的運動、也可沿著X＼Y＼Z三個坐標方向移動，從而實現三維柔性工作。如圖1所示，OTC機械手包括控制裝置、懸式示教作業操縱按鈕臺、操作箱和機器人主體等幾個部分。除此以外，機械手上還配裝了兩軸旋轉變位機，適用于350公里轉向架橫梁鋼管與連接座、橫向止擋座的焊接作業。
OTC自動化焊接機械臂的主體結構及動作原理如下：控制系統：由微型計算機和控制箱組成。控制箱主要包括焊槍位置控制模板、輸入/輸出接口電路以及功率動電路等組件；微型計算機不單單是指主機和鍵盤，還應該有配套的顯示器和輸入/輸出設備。
焊槍位置控制模板：焊槍位置由相應的機械電弧擺動模板、弧壓控制模板以及調控信號等組件進行調控。在管道360度自動焊接的過程中，操作員應該多注意焊槍位置，根據焊接需要隨時調整焊槍的位置。
焊槍焊接方式：用來調控焊接工藝參數的旋鈕由專用的焊接電源進行控制，調控按鍵主要分布在機頭或專門的箱盒內。在焊接時，可對照所需的工藝參數，用旋鈕和相應的按鍵進行參數調整。
2 OTC機械臂焊接工藝
經濟型點焊機器人適用于任務量和勞動強度較大、焊點分布相對簡單的工況，并且對作業環境不挑剔。通常要求焊接機器人的傳動精度要高于其周邊設備。要實現高效率焊接，需要兩個前提：一是下料精度要，產品一致性高，才能更好的實現自動化焊接。二是工件的裝配精度要高，裝配誤差小于焊絲的直接。
2.1 OTC機械臂自動化焊接操作流程
OTC機械臂自動化焊接的操作流程如圖1所示。
2.2 關鍵環節的設計
2.2.1 系統運動方式的確定
按照焊接要求，焊接機械臂須采用5軸聯動式運動模式。其伺服系統的旋轉、擺動部件通過快速步進電機的開環控制系統進行操控。開環控制系統構造單一，易于調整和維護，既經濟又實用。
2.2.2 執行機構傳動方式的確定
為確保主機傳動精度和作業過程的穩定性符合設計要求，應參考以下幾點來裝配設計機械傳動裝置：一是傳動元件和導向元件的摩擦系數盡可能最小；二是傳動間隙盡可能為零；三是傳動鏈不宜過長。通過適當縮短傳動鏈來提高傳動剛度，可有效縮小傳動誤差。實際作業中，可預緊執行機構來提高其傳動精度。常見的操作是在絲杠的承端進行軸向固定，同時借助預緊拉伸結構進行操作。
2.2.3 確定機械臂的整體結構及布局
①確定機械臂的外觀尺寸以及各局部結構的尺寸和結構布局。②將運動部件放開到極限自由度，對其位置進行調校。③確定控制系統、驅動部件和執行部件的間距及相對位置。
2.2.4 協調控制
按焊接要求對各機械臂和變位機進行操控，保持工件與焊槍的相對姿態，嚴防焊接過程中工件與焊槍之間發生磕碰。
2.2.5 精確焊縫軌跡跟蹤
機械臂的視覺傳感器和激光傳感器支持離線作業功能，焊接時應該擅用這一功能，通過激光傳感器跟蹤監控對焊縫的焊接過程，以實時調整機械臂焊接動作的柔性，特別是提高機械臂對復雜工件的適用性。通過視覺傳感器監控并統計焊縫跟蹤的殘余偏差，再通過對機械臂工藝參數進行補償來修正機械臂的運動軌跡，從而使機械臂的焊接精度更加有保障。
3 實踐研究――OTC機械臂在梁管焊接中的應用
下文以OTC機械臂在橫梁鋼管和連接座焊接工藝中的應用為例，對OTC機械臂的焊接工藝進行詳細論述。
3.1 坡口及焊縫型式
橫梁鋼管與連接座為對接雙面環焊縫，內側焊縫型式為5V，外側焊縫型式為10U。橫梁鋼管與連接座的坡口為對稱結構。
3.2 焊絲與保護氣體
橫梁鋼管與連接座的焊絲選用ISO 14341-A-G 42 4 M G3Si1，其化學成分和力學性能分別見表1和表2。
3.3 工藝參數及焊接順序
將橫梁管與連接座放在工裝內點固，點固四處，每點固30～40mm，點固后需將點固焊縫兩側打磨呈至少50°的斜坡，清除點固焊縫中存在的氣孔、表面裂紋等焊接缺陷。先用機械手對稱焊接橫梁鋼管與連接座內腔焊縫，背面清根后對稱交替焊接橫梁鋼管與連接座的打底層、填充層、蓋面層。保證層間溫度低于200℃，焊接參數如表3所示。
3.4 焊后無損探傷
為進一步檢測焊縫內部是否存在缺陷，需對焊縫進行無損檢測。磁粉探傷對于表面和近表面存在的裂紋、未熔合等面積型缺陷具有較高的探測度。射線探傷可以檢測出氣孔、夾渣等體積型缺陷，而且可以檢測出缺陷的具置、大小。橫梁鋼管與連接座焊接結束24h后進行100%表面磁粉探傷，要將焊縫表面打磨后再進行探傷檢測。檢測后發現焊縫表面沒有磁痕等結構缺陷，焊接質量達到了設計要求。
4 結束語
OTC機械手對于橫梁鋼管和連接座的內外環焊縫具有良好的焊接工藝性。焊縫表面成形美觀、均勻，焊接參數合理。機械手電弧跟蹤系統有助于提高焊接質量。打磨焊縫后進行磁粉探傷檢測，焊縫表面沒有磁痕和其它缺陷點，焊縫質量達標。本文僅僅針對OTC機械手對于橫梁鋼管和連接座的自動化焊接工藝進行了研究，實際上OTC機械臂在自動化焊接工業領域具有廣泛的適用性，在具體操作時需要結合實際工況對其技術參數進行適當調整，以提高其適用性。
參考文獻：
[1]田媛，平雪良，姚方紅，蔣毅.一種機器人管-板自動焊接方法的研究[J].機械制造，2015（12）：80-82.
篇4
關鍵詞：自動焊接技術；機械加工；運用
中圖分類號：TG409 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 12-0000-01
隨著我國經濟的快速發展，我國科技發展也十分迅速。在這一過程中人們越來越認識到機械化和自動化生產對提高產品生產率、改善產品質量所起到的重要作用。除此之外，先進高效的生產加工工藝還能降低生產成本。近些年在機械焊接領域，我國致力引進吸收國外先進的焊接工藝及設備。在學習國際先進焊接技術的同時，結合我國實際情況，在機械焊接領域運用了自動焊接技術，這樣不僅減少了人工勞力，還可以提高產品的質量，使企業在激烈的競爭中占取有利地位，進而實現經濟效益的增長。下文具體闡述自動焊接技術的基本原理以及其在機械加工中的應用。
一、自動焊接技術的基本原理
自動焊接就是實現焊接過程的機械化和自動化，減少人力焊接的操作。我國傳統的手動焊接技術是將電弧引燃，借助焊條維持電弧的長度，然后根據機械焊接需要手動進行電弧的移動，完成焊接后將電弧熄滅。自動焊接是將現代電子技術運用于焊接過程中，實現焊接工作自動化。自動焊接技術需要的主要設備就是自動焊接機，其有導軌床體、轉動轉臺、轉動機構、氣動尾頂滑臺機構來進行前后左右、轉動，由工件夾緊機構、托料機構完成所需機加工工件的安放于固定，由焊槍夾持機構、焊槍氣動調節機構等焊槍相關技術機構來完成焊接裝置，最后由氣動尾頂與專機電控系統來完成動作指令的發送輸出。目前的自動焊接機又加入了數字化技術，可將焊接的動作指令延伸到動作軌跡指令，將焊接的加工技術指令延伸到技術精度指令，將自動焊接技術推向了一個更高的技術平臺。
二、自動焊接技術在機械加工中的運用
自動焊接技術與傳統的焊接技術相比，具有生產效率高、產品質量高且相對質量穩定、技術水平高、能源消耗低并節省原材料、改善加工環境和降低加工者勞動強度等優點。其在機械加工領域運用越來越廣泛。
（一）在球罐加工中的運用
目前國內球罐焊接主要采用球罐藥芯焊絲全位置自動焊接技術，這種焊接技術與國內手工電弧焊相比具有熔敷效率高焊接速度快、焊接合格率高、節省人力等優點。
現階段全位置自動焊接設備由焊接電源、送絲機構、行走機構、擺動機構、焊槍及軌道等六大部分構成。電源型號主要有兩種：DC-400和DC-600。球罐的自動焊接要求焊接材料必須具有堿性熔渣的藥芯焊絲，目前這種焊絲有自保護焊絲和CO2氣體保護焊絲兩類。自動保護焊絲的規格通常為Ф2.0mm～Ф2.4mm，氣體保護焊絲的規格一般為Ф1.2mm～Ф1.6mm。在球罐自動焊接時要注意破口形勢和破口的尺寸，根據要求自動焊接時破口角度采用手工電弧焊時縮小20%～25%，這樣其熔敷總量可較手工電弧焊減少20%左右。球罐自動焊接時要保證各焊縫的質量，嚴格按照工藝參數要求焊接。經過多次論證，球罐自動焊接技術的運用，焊接效率要遠遠高于人工焊接，以1臺1000m3汽油罐為例，5臺自動焊接設備同時施工，從開始到達到射線探傷條件需要16天的時間，以相同數量的焊工計算，焊接速度比手工電弧焊提高1倍以上。
（二）在大口徑管道焊接中的運用
大口徑管道的焊接一直是手工焊接的難點，手工焊接不僅延誤工期還不能保證焊接質量。自動化焊接設備大口徑管道自動焊接技術的運用，提高了焊接質量，方便現場施工，降低了焊工勞動強度。目前國內使用的大口徑管道自動焊接設備主要型號為PIW48管道內環縫自動焊接根機、PAW3000管道自動外焊接機、PAW2000A管道自動焊機熱焊。本文以根焊為例說明自動焊接技術在大口徑管道焊接中的運用。根焊道的焊接是保證管道的施工速度和管道焊縫質量的關鍵工序，焊接時采用PIW48管道內環縫自動焊接根機。
由于根機焊接對工人技術要求高，所以操作人員對流程必須十分熟練，否則將影響焊縫成形和焊接速度。焊接前要做一些檢查，首先調整內焊機定位機構的3個定位斷面，使8個焊炬中心處于同一平面。其次，在氣罩內安裝銅網，防止焊渣飛濺。最后，管口增設防風措施，防止氣孔產生。內焊機采用無間隙根焊，整個過程無需人工調整工藝參數。自動焊焊接工藝中的坡口形狀和尺寸十分重要，坡口質量直接影響根焊的焊接質量和施工速度。為了提高焊接的一次焊接合格率，通過對無損檢測反饋數據、坡口加工、焊縫外觀的檢驗等信息的跟蹤分析，保證坡口形狀和坡口尺寸的質量是提高一次焊接合格率的關鍵，也可以通過調節技術參數，保證焊接的質量。
（三）在鐵路貨車制造中的應用
傳統的人工對鐵路貨車C70A型敞車車體兩端仰角焊接，焊接質量不穩定、焊接效率低、焊接操作人員勞動強度大等不足之處，目前通過自動焊接技術可以解決這些問題。鐵路貨車C70A型敞車兩端的端墻與端梁組對完成后，分別形成一條長度為2700mm的仰角焊縫（工藝要求焊角為4mm）。由于這兩條焊縫分別位于長達13.53m的C70A型敞車車體的兩端，所以無法使用焊接變位器將這兩條仰角焊縫轉變為位置適合的平角焊縫。該自動焊接裝置必須能全方位轉動，所以此自動焊接裝置由“焊接運行控制系統”和“焊縫跟蹤系統”兩部分組成。
焊接運行控制系統采用開環控制，開環控制方式具有系統穩定性好、響應及時的特點，其運行精度可高達0.01mm?！昂缚p跟蹤系統”采用激光焊縫跟蹤器，焊縫的位置特征和幾何輪廓經激光焊縫跟蹤器攝入并處理，然后送入圖像采集卡經過A/D轉換后成為8bit數字信號，該數字信號以中斷方式送入工業PC的內存。這樣可以隨時觀測焊接情況，針對焊接過程中出現的問題及時調整，保證了焊接質量同時又不耽誤工程進度。這種自動焊接裝置可以在焊槍角度、焊絲前端與焊縫中心距離等方面保持正確的參數，從而保證焊縫成形質量，使焊接質量擺脫對電焊操作工技術水平及其個人因素的依賴。
三、結語
綜上所述，自動焊接技術的運用，使機械加工更加自動化和機械化，不僅提高了生產效率，減少了工人勞動力度，還能保證產品質量的相對穩定，為企業帶來長久效益，更為我國的經濟發展添磚加瓦。
參考文獻：
[1]周林.多功能自動焊接機床控制設計與分析[J].機床電器，2009（03）.
篇5
一、機械激光-電弧復合焊接技術的發展背景
機械激光-電弧復合焊接技術是為了滿足特定材料的加工焊接要求，綜合利用機械激光焊接和電弧焊接的優勢，將其物理性能和能量傳輸性能以恰當的方式融合到一起，形成的一種科學先進的技術手段。將電弧焊接和激光焊接技術取長補短的結合起來形成的激光-電弧復合焊接技術具有經濟、高效的特點，解決了許多材料的加工要求，實現了優質的焊接。
電弧焊接是應用最早且在材料技術上運用較普遍的焊接的技術，將電能轉換為熱能完成金屬之間的連接，分為非熔化極電弧焊接和熔化極電弧焊接，但是由于電弧能力分布密度特性，導致焊接速度較慢，焊接的深度和熔度較淺，造成材料容易焊接變形，并且生產效率較低。激光焊接可以利用高達107W/cm2的能量密度形成小孔和等離子體時的熱加工，激光焊接速度比較快，材料變形較少，通過較少的熱輸入量形成深度比大的良好焊接效果，從而實現精密焊接。但是也存在著一定的缺點，即焊接接頭的間隙要求較高、焊接過程的穩定性和激光能量的利用率較差、焊接厚度較高的材料成本過高。
為順應時展，綜合焊接需求，針對電弧焊接和激光焊接的優劣，在20世紀70年代末，英國倫敦帝國大學對復合焊接工藝進行了研究，提出了電弧與激光焊接結合的工藝概念，隨后英國學者和美國等科學研究者利用了激光配合一定量的輔助電弧，形成了現如今激光-電弧復合焊接的技術工藝，解決了焊接熔深淺問題和生產成本過高的問題，有效的提升了能量的利用率，提高了焊接的生產效率。
二、激光-電弧復合焊接的原理
激光―電弧復合焊接技術在工作時，激光及電弧同時作用在金屬表面的一點上。在激光的作用下，焊縫的上方會產生一定的等離子體云，這種等離子體云會吸收及散射進行射入過程中的激光，從而降低了激光能量的功能。在原有基礎上加上電弧后，能夠產生一定量的低溫低密度的電弧等離子，從而起到稀釋激光等離子體的作用，進一步提升了激光能量的傳輸效率。外加電弧還可以在進行焊接的同時實現對母材進行加熱，母材溫度的升高能夠提升對激光的吸收效率，從而增加焊接熔深。而且激光作用能夠降低電弧通道的電阻，也能夠加深該項技術的熔深。
三、機械激光-電弧復合焊接技術的特點
（一）提高了焊接過程的穩定性
激光焊接時，等離子體形成較多的帶電粒子，帶電粒子會主動吸收電弧，壓縮電弧的根部使電弧穩定燃燒，既增加了焊接的穩定性，使得電弧不隨意飄逸同時提升了電弧的能量利用率。
（二）實現高效率、低成本的焊接
機械激光-電弧復合焊接技術的最主要優勢和目的便是實現高效率、低成本的焊接。激光和電弧的相互作用下，使得用較小的激光和電弧能量便能完成材料的焊接，相比要達到同等效果所耗費的單獨激光和電弧功率要小許多，極大程度的降低了生產成本。同時與單純電弧或者激光焊接相比，復合焊接技術利用兩種熱源綜合焊接的優勢，輸入的熱量較小造成的熱影響區域面積較小，導致的工藝材料的焊縫變形量較小，較少了焊接后的工序處理，提升了生產工作效率。
（三）增加焊縫熔深，改善焊接成型
熔深淺是焊接技術中易出現的問題，而在激光的作用下，電弧可以深入到工件內部，到達焊縫的深處增加熔深，并且在電弧的作用下也會增強金屬的激光吸收率。形成較深的焊縫熔深改善了金屬的熔化程度，避免了焊縫咬邊的現象出現，同時，激光-電弧復合焊接技術還可以控制激光和電弧的輸出量，根據材料工件需求，單獨調節配比，獲得理想的焊縫熔深和深寬比。
（四）減少焊接缺陷，提升焊接質量
在電弧和激光的復合熱源焊接下，激光的作用減少了焊縫的加熱時間，使得焊接材料受熱面積減少，不易產生較大的晶粒，并且有效的減緩了熔池金屬的凝固時間，增加了熔池相變時間，將熔池的氣體充分排除，減少了諸如氣孔、裂紋等焊接的缺陷，提升了焊接的質量。
（五）降低要求，提升焊接適應性
單獨激光作用時，激光束直徑較小，對焊接接頭的間隙要求小于0.10mm要求較高。而在電弧的作用下，增加了工件材料的熔合區寬度，可以降低焊接接頭間隙的高精度要求。并且更適用于一些特殊的材料，如電弧在激光焊接之前可以清潔焊縫表面，去除氧化膜，從而更有利于焊接鋁合金。
四、機械激光-電弧復合焊接技術的應用
（一）應用到船舶制造業
因船舶制造業中造船所使用的鋼板厚度較厚，對于焊接要求較高，而單一的電弧焊接和激光焊接都無法滿足船舶制造業的需求。激光-電弧復合焊接技術具備著獨特的優勢，對于較大的焊件間隙可以放寬至1mm，相對于激光焊接的0.1mm，極大的提升了間隙距離，減少了焊接前的工作量和成本，使的船舶制造速度加快，成本下降，提升了制造效率。另外主要的優勢在于，激光-電弧復合焊接可減少焊件的變形量，使得焊接后的整形工作量也隨之減少，極大的減輕了人力成本。
（二）應用到汽車制造業
目前在汽車行業中，汽車設備逐漸向更輕薄發展，而汽車框架結構也引進了更多的鋁、鋁鎂等輕質合金，既改善了汽車的機動性能，使汽車流線性速度增快，也節約了能源減少了污染。以往汽車的焊接多采取激光焊和熔化極氣體保護焊，但是目前大多數采取了激光-電弧復合焊工藝的成熟焊接手段，滿足了汽車制造業焊接需求。例如德國大眾汽車工程公司的TGRAF等人自主研發了MIG復合焊接機頭，該焊頭結合電弧和激光焊接的優勢，以極小的幾何尺寸，安裝到弧焊機器人手臂，方便各空間、各角度的焊接。
（三）應用到石油管道中
通常石油管道焊接中，由于管道壁比較厚，需要使用電弧焊在特殊的坡口處多次焊接，不僅耗費人力帶來工作麻煩，而且焊接的引弧熄弧階段易產生缺陷。采用激光-電弧復合焊融合了電弧焊接的橋接能力和激光焊接的深熔性能避免反復焊接，確保一次焊接成型，從而減少了焊接的缺陷，也提升了石油管道焊接的效率。
篇6
關鍵字 機械焊接；焊接技術
中圖分類號TG44 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）91-0062-02
21世紀以來，科技作為生產力的主要推動者，其影響漸漸波及至機械制造業中。從而催生出眾多機械制造工藝，在這些工藝中，焊接技術的發展最為明顯。
1機械焊接
焊接是一種金屬加工工藝，它被廣泛應用于航空航天、機械制造、汽車制造等現代工業生產中。近年來，隨著科技的進步，新型焊接技術也不斷發展和提高。
2機械焊接技術
2.1電子束焊接
電子束焊接首先應用在德國，之后逐漸發展成熟。較之傳統的焊接工藝，它的能量密度更高，并且熱變形較小，應用的范圍也較為廣泛。
電子束焊接的工作原理是：用電子槍中聚集的告訴電子束對工件的接縫處進行轟擊，在轟擊的過程中，會發生機械能的轉變，即動能轉化為熱能。這樣就產生了焊接所需要的熱源，利用這些熱能，完成焊接工作。
以前，電子束焊接主要被應用于國防、軍工工業中。近些年來，這種焊接技術開始在民用工業中推廣使用。比如汽車工業的齒輪、發電站的鍋爐等。
2.2激光焊接技術
激光焊接技術是激光加工技術中的重要部分，它是一種高能束的熱傳導性技術。與傳統的焊接工藝相比，激光焊接技術更加快捷方便，同時焊接的質量和穩定性更高，工件產生變形的可能也小，因此被大量投入工業生產。
激光焊接技術主要是利用拋物鏡或者凸透鏡匯集周圍的熱量，這時的激光就是一個高溫度的熱源，將其應用于工件接縫的表面，能夠起到焊接的作用。根據工件的不同，激光焊接的方式也有所不同，常用的激光焊接方式是傳導焊接和小孔焊接兩種。
在航天航空工業中，經常會利用激光焊接技術來進行工件的修復；在汽車制造領域，激光焊接技術被廣泛應用于散熱器、傳動軸等零部件的制造中。隨著激光加工技術的不斷發展，激光焊接技術的應用領域必然還會擴大。
2.3攪拌摩擦焊接技術
攪拌摩擦焊接技術，顧名思義就是利用摩擦力產生的熱量進行焊接，這就決定了它的使用范圍，即低熔點的金屬焊接。這種焊接技術的自動化水平更高，接頭的質量和穩定性更好，并且節能低碳。
在進行攪拌摩擦焊接過程中，會將一個攪拌針焊縫中，利用摩擦力對金屬進行加熱，讓其呈現一種塑性狀態，同時金屬會形成旋轉的空洞，隨著攪拌針的不斷前移，旋轉空洞和塑形金屬各自向相反的方向移動，金屬在冷卻之后，焊接的縫隙密度會更高。
攪拌焊接技術主要用于造船業、航空航天業、建筑業、交通工具等領域。在造船業中，它主要被用來焊接甲板上、船頭上的部件；在航空航天業中，飛機的機身、油箱都會用到它；而交通工具領域，火車、高速列車等的車身、交換器等都要用攪拌摩擦焊旱季技術。
2.4電渣焊接技術
電渣焊接技術是一種利用電阻熱進行焊接的技術。它能夠一次性焊接鋼材、鐵基金屬等質地較厚的工件，同時生產成本也較低，焊接質量較高。
電渣焊接技術依據的原理是：把電熱組作為一種熱源，用來熔化金屬和木材，之后冷卻凝固，使各金屬原子之間相互連接。常用的電渣焊技術主要有熔嘴、非熔嘴電渣焊技術，絲極電渣焊技術，板級電渣焊技術等。
電渣焊技術主要被應用于一些特殊的地方或行業，比如鐵路各個站點的焊接；鼓風爐殼等厚壁容器的焊接等等。
2.5等離子弧焊接技術
等離子弧焊接技術是一種基于等離子弧切割工業的新型焊接技術。它是一種較為及其精密的焊接技術。
等離子弧焊接技術準確地說應該是“壓縮電弧焊接”，它是焊炬將整個電弧進行最大限度的壓縮，促使其中的等離子效應加劇，之后電弧就變成了一個具有穩定性、單向性的強大射流熱源，溫度高達16000K～33000K，然后可以直接進行金屬的焊接。通常企業較為常用的等離子弧主要是轉移型的和非轉移型兩種。
2.6超聲波焊接技術
超聲波焊接技術主要是進行熱塑性塑料制品焊接的高科技技術，這種技術焊接出來的塑料制品檔次和質地較高，同時生產的成本和效率也就高。
在超聲波進行焊接的過程中，發生器會釋放出20KHz或者15KHz具有高壓性、高頻性的信號，通過能量轉換系統，可以將這種信號轉化為一種高頻的機械振動，用于塑料品的工件中。然后通過摩擦力是接口的溫度升高，當溫度達到工件的熔點時，工件會自動融化來填充接口處的縫隙。冷卻定型以后，整個焊接工藝就順利完成。
超聲波焊接技術因為其本身的特性，所以在塑料品加工行業中應用較為廣泛，而在機械類加工工業中，應用較少。
2.7爆炸焊接技術
自1944年Carl提出爆炸焊接技術之后，美國、日本、德國等先后對其進行了研究。時至今日，這項技術已經日趨成熟。
爆炸焊接技術熱源的主要來源是炸藥爆炸時，產生的強大能量。這種能量能夠是金屬物質熔化變形，之后重新進行各個原子之間的組合，冷卻之后增加焊接的穩定性。它是一門危險性較高、科技和人員要求也較高的焊接技術。
爆炸焊接技術由于在焊接的過程中，需要大量炸藥做引，故而存在著安全隱患。一般的民用企業因為資金或者技術的缺乏，安全措施不足，通常不會采用這種技術。所以爆炸焊接技術主要應用于國防工業（化工、石油、造船、航空航天）和軍工工業（軍事、核工業）等。
2.8機器人焊接技術
機器人技術其實是在焊接自動化的基礎上發展而來的。在20世紀末期，首次被應用于焊接技術領域。近年來，隨著市場經濟的發展，各企業訂單量和交易量的不斷增加，生產線不斷擴大，機器焊接技術已經成為自動化焊接領域的主要發展趨勢。
機器人焊接技術是一種容機械制造、計算機編程、物理力學等為一體的綜合性學科。要使用這種技術，首先要制造符合標準的機器人，通過計算機編程將各種參數計算后安裝至機器人的“大腦”中。這一系列工作完成之后，機器人可以根據工作指令來進行焊接。
機器人焊接技術的發展至今還不太成熟，故而各種行業的使用都比較少。
作為加工制造行業中的關鍵技術，焊接技術和工藝的不斷創新，不僅能夠促進其自身的發展，也能夠促進整個機械制造行業的發展壯大。
參考文獻
篇7
關鍵詞：先進壓水堆核電；機械標準件；焊接工藝；雙相不銹鋼
中圖分類號：F403.7 文獻標識碼：A
1 概述
鋼筋機械連接技術是一項新型鋼筋連接工藝，被稱為繼綁扎、電焊之后的“第三代鋼筋接頭”，具有接頭強度高，速度快、無污染、節省材料等優點。由于在某先進的壓水堆核電站中采用了模塊化施工，鋼筋的連接采用工廠化焊接可焊型機械標準件，現場進行鋼筋安裝的方式，因此，極大的促進了對可焊型機械標準件的需求。然而，由于該機械標準件采用材料的特殊性，嚴重影響了其在工程中的使用，設計科學、完善的焊接工藝實驗已驗證焊接接頭的可靠性和安全性，成為機械標準件應用中亟待解決的問題。
2 材料
先進壓水堆核電站中機械標準件所用的材料為A108 C1018和A108 C1030兩種（A108 C1018材質表示ASTM A26中C1018的碳鋼棒材按照ASTM A108進行冷加工處理后獲得的材料），所用鋼筋為ASTM A615 GR.50，標準件與碳鋼焊接的焊材大多采用E7018，標準件與A240 S32101雙相不銹鋼焊接時采用E309L。
3 實驗過程
實驗過程中，首先對機械標準件底部打磨光滑，將機械標準件緊貼實驗板點焊組對，由十二點位置起弧，順時針進行焊接。焊接時層間溫度不能超過150℃，焊接電壓為18-22V，焊接電流約為110-130A，焊接速度不得低于10cm/min。焊接過程中熱輸入量應嚴格控制在15KJ以下，否則會產生焊接咬邊等缺陷。
3.1 宏觀金相
根據上述焊接參數，按照AWS D1.4的要求，遵循其同種材質大直徑標準件覆蓋小直徑標準件的原則，完成宏觀金相實驗件（如圖1所示）并進行取樣（如圖2所示）。
3.2 全截面拉伸
根據上述焊接參數，按照AWS D1.4的要求，完成全截面拉伸實驗件（如圖3所示）。全截面拉伸實驗件由兩個機械標準件焊接到OLP板的兩側，裝配完成后，應對一端標準件焊縫處機加、銑平，去除焊縫余高。
3.3 力學性能實驗
為了更好的驗證機械標準件的可焊接性，應按照AWS D1.1的要求驗證機械標準件焊接后的各項力學性能。然而，在AWS D1.1中并未對A108材料進行分類，為此，參照ASME第Ⅸ卷，A108C1018分類為S-No.1、G-No.1，選用S-No.1、G-No.1相同的A572 Gr.50進行代替， 而A108 C1030選用性能相似的S-No.1、G-No.2（例如A668等）代替。
3.4 接頭性能實驗
為了驗證焊接后機械連接件組件在實際應用中的延伸性和周期疲勞性，應進行以下試驗進行輔助驗證標準件的焊接性能：
3.4.1 靜態拉伸強度實驗：考慮到連接材料和尺寸、材料和鋼筋尺寸、所有可預見的環境情況的變量范圍，每個機械接頭應至少進行六次靜態拉伸強度實驗。所有實驗樣品應滿足機械標準件的拉力和壓力應至少為鋼筋屈服強度的125%。
3.4.2 周期實驗：對各種規格和等級的鋼筋，應有3件鋼筋與標準件之間連接的樣品進行100次循環實驗，其中鋼筋的抗拉應力在規定的最小屈服強度的5%～90%之間變化。當與靜態拉伸強度實驗對比時，樣品應在經受周期實驗后，而不損失靜態抗拉強度能力。
3.4.3 應變實驗：應至少進行六次應變實驗，驗證全長的機械接頭組件（在鋼筋0.9倍的屈服強度時）所測得的應變不應超過未連接的鋼筋應變值的一半。
4 實驗結果概述（以標準件與雙相不銹鋼焊接為例）
4.1 宏觀金相實驗
要求試樣焊縫和熱影響區應無裂紋，焊縫與母材和焊道之間應充分熔合，所有焊縫弧坑應填滿，焊縫應無焊瘤，咬邊深度不能超過1mm，在25mm坡口及角焊縫線性區內氣孔長度總和應不超過10mm，在150mm內不應超過14mm，最小焊腳尺寸為6mm。所有試件無裂紋和未融合，均為合格。
4.2 全截面拉伸實驗
鋼筋的屈服強度為420Mpa，鋼筋的工程截面積為1006mm2，設計規定的鋼筋最低抗拉力為：F=1.25×420×1006＝528.15（kN）。
而實際實驗值為902～906kN，遠遠大于要求值，同時設計要求的抗拉強度為525MPa，實際測量值為653Mpa，全截面拉伸試件的性能遠高于設計要求。
4.3 力學性能實驗
4.3.1 抗拉強度
標準規定為≥500Mpa，實際測量值為555～560Mpa，符合標準規定的要求
4.3.2 側彎實驗
標準規定為：彎曲角度180°，彎曲后表面任何方向上缺陷不得大于3mm，所有超過1mm但小于或等于3mm的缺陷尺寸總和不大于10mm，最大角部裂紋不大于6mm，實驗結果均合格。
4.3.3 沖擊實驗
焊縫及熱影響區沖擊實驗應在-40℃進行，要求沖擊功大于27j，實驗值為31～47j，符合標準規定要求。
4.3.4 鐵素體（FN）實驗
分別對上表面焊縫及熱影響區和下表面焊縫及熱影響區進行鐵素體數測量，要求焊縫FN≥5，熱影響區FN：35～65。實驗值為焊縫FN為17～20，熱影響區FN為36～42。
4.4 接頭性能實驗
（1）靜態拉伸強度實驗：靜態拉伸實驗后，平均抗拉強度為672.2Mpa，大于標準規定的1.25倍鋼筋屈服強度（525Mpa）的要求。（2）周期實驗：經過100次周期實驗后，試件的抗拉強度為678.2Mpa，大于標準規定的1.25倍鋼筋屈服強度（525Mpa）的要求。（3）應變實驗：經過0.9倍的屈服強度所測得的應變平均值為0.482mm，低于未連接的鋼筋應變的一半值（0.583mm）。
結語
通過機械標準件宏觀金相的實驗結果表明，焊接后標準件的根部具有良好的融合性；全截面拉伸實驗說明標準件焊接后實際應用的接頭具有較高的抗拉強度，力學性能實驗證明，機械標準件與各種材料焊接時表現了良好的焊接性能，接頭拉伸實驗表明，焊接后的機械標準件與鋼筋連接不會影響鋼筋使用的機械性能。
上述設定的驗證機械標準件的實驗，科學而且合理，克服了在標準中未分類材料焊接工藝評定過程中的困難，為該類問題的解決提供了指導。這些實驗不僅驗證了機械標準件的自身焊接性能，同時模擬接頭實際使用中的受力進行分析和驗證，能夠確保鋼筋快速、便捷的連接和安全使用。
參考文獻
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[2] JGJ-107 中華人民共和國鋼筋機械連接技術規程[M].2010.
篇8
經過深松作業后的土地，其蓄水能力是淺耕作業的2.2倍以上，而且其對于多數土壤來說，土壤透水率能夠提高6.0～8.0倍。這樣的數據可以說明，采用機械化深松這種新技術進行耕作時，可以有效的提高土壤蓄水能力；同時，又可以避免地表徑流的形成，有效的降低水土流失發生的概率，對于天然降雨降水能夠更加合理的利用，以至于可以做到旱作節水的目的。
2重耙施壓技術
其主要形式是在農作物播種的前后，利用大型的鎮壓農機對其進行合理適度的鎮壓。在播種前對于土壤的施壓可以改善土壤環境，讓土壤保證了地表附近土壤堅實，土壤深處依然蓬松，有大面積的空隙可以進行蓄水與作物后期低下根基部分的生長空間；當農作物播種后，也需要對土壤進行鎮壓，其目的是要保證農作物能夠進入土壤地表下，融入到堅實的土壤中去，讓作物能夠苗全苗壯。當然，重耙施壓技術的最大的好處是使得農作物對土壤中水分利用率提高了4.0%左右；同時，對于蓄水量也有顯著的提高，與為進行重耙施壓的土壤相比，蓄水量提高了80左右，這仍然是個可觀的數字。據不完全統計，利用深松技術以及重耙施壓技術在適宜地區對旱作節水作用巨大。
3地膜覆蓋技術
這是一種較為方便且效果明顯的處理方式。對于旱區作業節水工作來講，最主要的是要減少土壤內部水分蒸發與流失，只要確保水分流失盡可能的少，就能最大程度的保墑。因此，地膜覆蓋技術就是用來進行這一環節的。其主要通過地表覆蓋塑料薄膜，土壤中的水分不被蒸發至空氣中，保證了膜內的濕度，從而有效協調土壤耕作層內的水分、溫度、濕度、肥料等外在條件，改善土壤內部的物理環境，最終保證農作物的正常生長，達到增產增收的目的。地膜覆蓋技術雖與農業機械的旱作節水方式不同，但更是一種創新。因為其操作的簡便性以及高效性，這可以在很多旱區進行這種技術的推廣，來達到作物良好生長，最終增產增收。但是這種方式缺陷也是存在的，就是由于薄膜的覆蓋，導致無法進行區域性大面積灌溉，這對于后期的作物處理工作上還是存在一定的不足。如果能將農機與地膜覆蓋技術有機的結合在一起，這將又會是農業機械工程領域上的一座重要里程碑。因此，有關部門依然要大力探索旱作節水環境下農業機械工程中的新技術，讓新技術可以更好的改變旱區人民的生活現狀，讓我國的農業發展得到全方位的提升。
4結語
篇9
【關鍵詞】焊接機器人選用本體結構功能焊接裝備
中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：
一、前言
據統計，2010年中國工業機器人市場銷售銷量為14980臺，2011年達到22577臺， 2012年達到26902臺。預計到2015年，中國工業機器人市場需求總量將達35000臺，占全球比重16.9%，成為規模最大的市場。而焊接機器人所占比重達到一半以上。其中用于弧焊、點焊、激光焊的焊接機器人占絕大多數。焊接機器人就是從事焊接的工業機器人，主要包括機器人和焊接裝備兩部分。機器人由機器人本體和控制系統組成。而焊接裝備，以弧焊為例，由焊接電源、焊槍、送絲機等部分組成。以上各單元以控制系統為基礎，通過軟硬件之間的連接，形成一個完整的焊接系統。本文對焊接機器人本體結構、焊接機器人功能及焊接裝備三個方面進行了分析，為焊接機器人選用提供參考。
二、機器人本體結構
機器人的機械本體結構形式多種多樣，典型機器人的機構運動特征是用其坐標特性來描述的。按機構運動特征，機器人通?？煞譃橹苯亲鴺藱C器人、柱面坐標機器人、球面坐標機器人和關節型機器人等類型。
1.直角坐標機器人。直角坐標機器人具有空間上相互垂直的兩根或三根直線移動軸，通過直角坐標方向的3個獨立自由度確定其手部的空間位置，其動作空間為一長方體。直角坐標機器人結構簡單，定位精度高，空間軌跡易于求解；但其動作范圍相對較小，設備的空間因數較低，實現相同的動作空間要求時，機體本身的體積較大。
2.柱面坐標機器人。柱面坐標機器人的空間位置機構主要由旋轉基座、垂直移動和水平移動軸構成，具有一個回轉和兩個平移自由度，其動作空間呈圓柱形。這種機器人結構簡單、剛性好，但缺點是在機器人的動作范圍內，必須有沿軸線前后方向的移動空間，空間利用率較低。
3.球面坐標機器人。其空間位置分別由旋轉、擺動和平移3個自由度確定，動作空間形成球面的一部分。其機械手能夠作前后伸縮移動、在垂直平面上擺動以及繞底座在水平面上轉動。著名的Unimate就是這種類型的機器人。其特點是結構緊湊，所占空間體積小于直角坐標和柱面坐標機器人，但仍大于多關節型機器人。
4.多關節型機器人。由多個旋轉和擺動機構組合而成。這類機器人結構緊湊、工作空間大、動作最接近人的動作，對噴漆、裝配、焊接等多種作業都有良好的適應性，應用范圍越來越廣。不少著名的機器人都采用了這種型式，其擺動方向主要有鉛垂方向和水平方向兩種，因此這類機器人又可分為垂直多關節機器人和水平多關節機器人。
垂直多關節機器人模擬了人類的手臂功能，由垂直于地面的腰部旋轉軸（相當于大臂旋轉的肩部旋轉軸）帶動小臂旋轉的肘部旋轉軸以及小臂前端的手腕等構成。手腕通常由2～3個自由度構成。其動作空間近似一個球體，所以也稱多關節球面機器人。其優點是可以自由地實現三維空間的各種姿勢，可以生成各種復雜形狀的軌跡。相對機器人的安裝面積．其動作范圍很寬。缺點是結構剛度較低，動作的絕對位置精度磨較低。
水平多關節機器人在結構上具有串聯配置的二個能夠在水平面內旋轉的手臂，其自由度可以根據用途選擇2～4個，動作空間為一圓柱體。水平多關節機器人的優點是在垂直方向上的剛性好，能方便地實現二維平面上的動作，在裝配作業中應用普遍。
三、焊機機器人的功能
1.尋位功能。端尋位功能對于公差較大或裝配精度較差的工件是必不可少的。尋位裝置有一個線包，可產生幾十V 電壓。尋位就是通過焊絲接觸工件發生瞬間短路，即機器人系統發現實際工件焊縫該點的空間三維坐標，通過這種方式，機器人系統檢測多個點后，根據這幾個點進行計算得出偏差值，用該偏差值修改原示教焊縫的位置數據，從而得出實際焊縫起始點的位置。
2.電弧跟蹤功能。在焊接機器人施焊過程中，由于焊接環境各種因素的影響，如加工誤差、夾具裝卡精度、表面狀態、飛濺和工件熱變形等，造成實際焊接路徑與原始示教路徑出現偏差，從而造成焊接質量下降甚至失敗。電弧跟蹤功能就是通過測量焊接過程中焊接電流的變化，然后機器人自動計算焊接過程中因電弧擺動而產生的數據，得到焊縫確切的位置并修正焊接路徑。
3.電弧重起功能。具備由于工件受到意外情況熄弧后，能夠進行預先設備次數的起弧動作的功能，從而減少暫停時間、提高生產效率。
4.焊炬恢復功能。焊炬恢復功能，就是對焊炬金屬線前端位置的偏移自動地在短時間內進行修正的一種功能。通過使用本功能，可以縮短停產時間，得到穩定的焊接質量。
5.數據庫功能。數據庫包括焊接專家數據庫和用戶自己編制的數據庫。功能強大的專家數據庫中包括待焊工件的焊縫形式，以及相應的工藝參數。調用專家數據庫，大大簡化了示教工作量，提高工作效率。
用戶也可以根據自身工藝的需求對工藝參數表進行調用或者修改，從而達到理想的效果。
6.多種形式的擺焊功能。對于中厚板來說，在手工焊接時一般都需要進行擺動?，F階段焊接機器人也提供了多種形式的擺焊功能，如：SIN 形擺動、圓形擺動、八字形擺動等。在擺動參數的設定上，用戶可以自行定義擺動的振幅、頻率、橫擺端點處的停止時間等參數。
7.防碰撞功能。放碰撞功能是指能夠防止由于操作地不合理，導致機器人的各個關節與工件或者變位機等相撞的功能。另外，根據實際焊接條件，可以選擇變位機空轉回避功能、再生暫時停止自動恢復功能、噴嘴接觸回避功能等。
四、焊接裝備
焊接裝備包括焊接電源、送絲裝置兩部分。焊機優先選用數字化逆變脈沖焊機、數字化逆變焊機，其焊接性能優越、焊接質量好，飛濺少。送絲裝置包括送絲機、送絲軟管和焊槍三部分?；『笝C器人的送絲穩定性關系到焊接能否穩定進行。送絲機根據安裝位置不同可分為一體式與分離式。一體式是將送絲機安裝在機器人的上臂的后面上面與機器人組成一體的方式。分離式是將送絲機與機器人分開安裝的方式。一體式送絲機送絲阻力小，送絲穩定性好，不利于更換焊槍。分離式可以自動變化焊槍（變換焊絲直徑或種類），送絲穩定性較差。送絲軟管的選擇應具備送絲、導電、輸氣和通冷卻水一體化功能。焊槍大多是采用鵝頸式焊槍，彎曲角一般小于45°，可根據工件特性選擇不同角度的焊槍。焊槍的把持架上必須配有放碰撞傳感器。
結束語：根據焊接工況，選擇合適的焊接機器人，使焊接機器人發揮更大的效用，將大幅提高焊接質量穩定性和生產效益。
參考文獻：
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3 馬蓉,李春亮,覃劍.焊接機器人在工程機械制造中的應用與研究[A].第十六次全國焊接學術會議論文摘要集[C].2011
篇10
【Abstract】One of the main technical problems of arc welding robots is ensuring the consistency of the parts welding. When the weld joint position changes for various reasons， it is necessary to use the sensor to help the arc welding robot to locate the joint. This paper mainly introduces the method to improve the tracking precision of arc welding robot， that is to increase the arc welding process tracking， using "wall designated" function to adjust the system parameters to improve the current， assembling quality， reasonably increase the sensing order， increase the "correct sensing" command， so as to improve the tracking precision and welding quality of the arc welding robot .
【關鍵詞】弧焊機器人；電弧跟蹤；精度；技術研究
【Keywords】arc welding robot ； arc tracking； precision ； technical research
【中圖分類號】TP242；TG409 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）06-0182-02
1 引言
弧焊機器人設備具有焊接質量穩定、焊接效率高、可持續作業等特點，近幾年發展迅速，已廣泛運用于橋梁、建筑鋼結構、工程機械、造船等領域。
工程機械構件結構復雜，體型龐大，對焊接要求比較高，用焊接機器人編程時難度較大，在機器人焊接過程中容易出現跟蹤精度低下的現象，從而出現焊縫焊偏的質量缺陷，需要進行人工返工返修，這樣不僅降低了生產效率，同時也嚴重影響了部件的焊接質量，因此應盡量避免焊接機器人出現焊偏的問題，這就需要我們進一步研究影響弧焊機器人跟蹤精度的控制因素，并制定措施進行改進[1]。
各種焊接缺陷中，焊偏缺陷返修難度大，時間長，而焊偏問題與機器人跟蹤精度有密切的關系，下文將重點分析跟蹤精度偏低產生的原因，并提出提升弧焊機器人跟蹤精度的對策。
2 中厚板焊接機器人系統
目前我公司采用的焊接機器人系統為神戶集團的電弧焊接機器人“ARCMAN系列”。機器人由本體、變位機、移動裝置、焊接裝置、控制系統組成。
3 弧焊機器人跟蹤系統介紹
在焊接過程焊槍會發生擺動，擺到兩側時由于干伸長變短導致電流增加，擺到中心時由于干伸長變長導致電流減小，電弧傳感器就是利用這個原理實現電弧跟蹤的。如果焊炬以焊縫為中心擺動，則擺到兩側時的干伸長是對稱的，電流波形也是對稱的，如果焊炬偏到某一側，則該側的干伸長變短電流較大，另外一側的干伸長變長電流較小，兩邊電流波形不對稱，系統據此可判斷出焊炬已經偏離焊縫中，然后再據此調節焊炬位置使焊炬回到焊縫中心位置。
4 提高電弧跟蹤精度措施
電弧跟蹤與編程質量、保護氣體種類、焊絲種類、焊絲直徑、焊絲伸出長度、焊接源種類、坡口形式、母材材質、各種焊接條件、機器人命令選擇等有密切的關系，因此只要上述一個條件改變，都會造成電弧跟蹤性能變化。因此，必須進行適當調整，通過穩定的焊接條件保證電弧的跟蹤精度。
4.1 焊接程序命令選擇
弧焊機器人編程過程，需要添加合適的編程命令以提高電弧跟蹤精度。
4.1.1 電弧傳感命令
電弧傳感功能是在焊接中自動檢測焊接線的位置，追蹤位置偏移的功能，在電弧傳感中有焊接線跟蹤和坡口幅度跟蹤，因此增加電弧傳感功能，可以在很大程度上保證電弧跟蹤的準確性。
為了使電弧傳感功能起作用，必須設定自動條件命令或者數據庫的呼出命令。電弧傳感功能在設定自動條件命令或者數據庫呼出命令時，通過選擇“電弧傳感 有效”變為有效。
在程序中增加“電弧傳感命令”，這種功能是在焊接中自動檢測焊接線位置，追蹤位置偏移的功能，主要分為左右方向跟蹤和上下方向跟蹤[2]。
但是，通過呼出數據庫或者自動條件命令進行個別設定的時候，必須設定擺動條件。
4.1.2 傳感糾正量的反映功能
傳感糾正量的反映功能，是通過取得已經存的傳感功能檢測到的位置偏移糾正量，將此糾正量在任意的步驟反映的功能。其可以取得3方向傳感、焊接長傳感、圓弧傳感、開始點傳感（包含多點/間隙/焊絲探測的各傳感）的傳感糾正量。可以取得的傳感糾正量，僅為機器人前端的XYZ成分，不包括焊槍姿勢。
特別是對于不規則水平角焊且焊接精度要求高的情況下，雖然在開始點增加了“三方向傳感”甚至“焊接接觸傳感”命令確定了焊縫中心位置，但是在焊接過程由于物料的尺寸偏差、焊接變形及本身拼搭差異導致在焊接中途出現跟蹤不良問題，此時需要在焊縫多點處增加“傳感糾正量取得命令”。
4.2 焊接參數調整
4.2.1 電流調整
弧焊機器人系統內設置的參數只針對目前所采用的焊接工藝，一旦焊接工藝改變就需要重新計算焊接電流參數，使其與目前的焊接條件相匹配，否則在焊接過程就容易出現跟蹤精度偏低以及焊接參數示教設定與實際顯示不一樣的問題。
電流調整過程需要在焊接工藝更改之后批量生產之前進行，測試的電流范圍可以根據機器人焊接過程實際需求的電流值，一般情況為（100～420）A開展，得出焊接電流調整值，運用電流調整軟件（廠家提供）計算出相應的參數及調整曲線，輸入示教器建立新的參數庫。
電流調整在很多情況下并非一次就能調整成功，需要多次調整后跟蹤效果，直到參數穩定為止。
4.2.2 跟蹤偏置調整
焊縫跟蹤偏置調整是調整跟蹤精度的一個參數，對電弧傳感的位置偏移檢測精度時設定的命令。在進行跟蹤偏置調整時，并非偏置參數越大越好，因為參數大精度高，相應的會出現焊縫蛇形問題，因此偏置值需要根據具體情況設定，并且經過多次調整試驗后確定最佳值，不可太大也不可太小。
4.2.3 干伸長度調整參數
觀察機器人焊接過程，保證干伸長度為（22～25）mm。焊接機器人都有電弧上下方向跟蹤，如果開啟電弧跟蹤功能仍不能滿足干伸長度要求時，就需要重新對其做電流調整或者更改焊接機器人干伸長度調整參數。
4.2.4 其他參數調整
其實在焊接過程任何不合理的設定焊接參數都有可能會影響到電弧跟蹤精度，如焊接電流/電壓，焊接電流、電壓過高的話，會有電弧傳感誤動作的情況。相反，過低的話，電弧不穩定，具有焊p蛇形的可能性，因此需要合理設置焊接電流電壓。另外是焊接速度/擺動次數，電弧傳感的追蹤范圍是，焊接速度越快、擺動次數越少越狹窄，而焊接速度越慢擺動次數越多越寬。
5 結語
通過以上改進方法，弧焊機器人電弧跟蹤精度得到明顯提升，避免出現跟蹤不良導致焊接質量問題，提高了生產效率，提升了我公司生產工程機械的市場競爭力。
【參考文獻】
