原來焊接機(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。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)。本文在分析焊接機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，給出其在高速列車制造行業(yè)中的應(yīng)用前景。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)建和修改要通過示教器（見圖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。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。工件在變位機(jī)上固定之后，若焊縫不是理想的位置與角度，就要求編程時(shí)不斷調(diào)整變位機(jī)，使得焊接的焊縫按照焊接順序逐次達(dá)到水平位置，同時(shí)要不斷調(diào)整機(jī)器人各軸的位置，合理的確定焊槍相對(duì)接頭的位置、角度與焊絲伸出長(zhǎng)度。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（見圖3）。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。從2008年奧運(yùn)會(huì)鳥巢場(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)、車站和高層建筑。

弧焊機(jī)器人的特點(diǎn)

　　弧焊機(jī)器人多采用氣體保護(hù)焊方法（MAG、MIG、TIG），通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都可以裝到機(jī)器人上作電弧焊。由于機(jī)器人控制柜采用數(shù)字控制，而焊接電源多為模擬控制，所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個(gè)接口。雖然它的精度不能與傳統(tǒng)的機(jī)床相比，但對(duì)于焊接生產(chǎn)而言，機(jī)器人的重復(fù)定位精度已完成能夠勝任。

　　近年來，國(guó)外機(jī)器人生產(chǎn)廠都有自己特定的配套焊接設(shè)備，在這些焊接設(shè)備內(nèi)已經(jīng)插入相應(yīng)的接口板，所以弧焊機(jī)器人系統(tǒng)中并沒有附加接口箱。應(yīng)該指出的是，在弧焊機(jī)器人工作周期中，電弧時(shí)間所占的比例較大，因此在選擇焊接電源時(shí)，一般應(yīng)按持續(xù)率100％來確定電源的容量。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。送絲機(jī)構(gòu)可以裝在機(jī)器人的上臂上，也可以放在機(jī)器人之外，前者焊槍到送絲機(jī)之間的軟管較短，有利于保持送絲的穩(wěn)定性，而后者軟管校長(zhǎng)，當(dāng)機(jī)器人把焊槍送到某些位置，使軟管處于多彎曲狀態(tài)，會(huì)嚴(yán)重影響送絲的質(zhì)量，所以送絲機(jī)的安裝方式一定要考慮保證送絲穩(wěn)定性的問題。

箱體焊接機(jī)器人工作站是專門針對(duì)箱柜行業(yè)中，生產(chǎn)量大，焊接質(zhì)量及尺寸要求高的箱體焊接開發(fā)的機(jī)器人工作站專用裝備。

箱體焊接機(jī)器人工作站由弧焊機(jī)器人、焊接電源、焊槍送絲機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)雙工位變位機(jī)、工裝夾具和控制系統(tǒng)組成。該工作站適用于各式箱體類工件的焊接，在同一工作站內(nèi)通過使用不停的夾具可實(shí)現(xiàn)多品種的箱體自動(dòng)焊接，焊接的相對(duì)位置高。由于采用雙工位變位機(jī)，焊接的同時(shí)，其他工位可拆裝工件，極大的提高了焊接效率。由于采用了MIG脈沖過渡或CMT冷金屬過渡焊接工藝方式進(jìn)行焊接，使焊接過程中熱輸入量大大減少，保證產(chǎn)品焊接后不變形，通過調(diào)整焊接規(guī)范和機(jī)器人焊接姿態(tài)，保證產(chǎn)品焊縫質(zhì)量好，焊縫美觀，特別對(duì)于密封性要求高的不銹鋼氣室，焊接后保證氣室氣體不泄露。以汽車為代表的下業(yè)景氣度下行，各廠商面臨成本與增長(zhǎng)的雙重壓力，對(duì)于設(shè)備的投資呈觀望狀態(tài)，市場(chǎng)缺乏“確定性”的主基調(diào)，導(dǎo)致機(jī)器人需求放緩。通過設(shè)置控制系統(tǒng)中的品種選擇參數(shù)并更換工作夾具，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)品種箱體的自動(dòng)焊接。