焊接機器人生產中的質量控制

　　焊接機器人的先進技術為我們提供了很好的生產工具，但這并不意味著我們一定可以實現高質量的焊接生產。焊接機器人應用技術是一個系統(tǒng)工程，通過近10年的工作經驗總結，我覺得以下幾個方面的工作不容忽視：

　　建立并培養(yǎng)一個具有機器人技術素養(yǎng)的隊伍

　　焊接機器人工程是機電一體化技術的濃縮，其中包含了機器人技術、自動化控制技術、焊接技術等。期望一個企業(yè)培養(yǎng)的技術人才是不現實的，但是焊接機器人的應用狀況又確實與這些人的技術素養(yǎng)相關。所以，我認為機器人用戶可以建立一個服務于機器人應用的隊伍，在這個隊伍中，可以分為機器人設備及應用技術管理、焊接工藝和機器人作業(yè)程序調試及現場生產操作等幾類人員，各司其職，各負其責。但是這種側置式機器人，2、3軸為懸臂結構，降低機器人的剛度，一般適用于負載較小的機器人，用于電弧焊、切割或噴涂。

　?。?）機器人設備及應用技術管理人員主要負責機器人系統(tǒng)設備的維護及管理、機器人應用技術的開發(fā)和利用，以挖掘機器人的工作能力為目的。

　?。?）焊接工藝和機器人作業(yè)程序調試人員主要負責機器人作業(yè)程序的管理工作，焊接機器人應用的目的是為焊接生產服務，焊接工藝員對焊接品質的把握是機器人焊接質量的關鍵所在，他的職責是讓機器人成為他得心應手的工具，把他的焊接思路完整地傳達給機器人。從經營角度看，設備的購入與產出平衡對企業(yè)來說非常重要，加之市場的影響，產品的更新?lián)Q代周期相對縮短。

　?。?）現場生產操作人員的主要工作雖然是裝卸工件，但僅有這些是不夠的，還必須要有自己的判斷能力，并且能夠將焊接機器人工作過程中的表現準確及時地反饋給機器人設備及應用技術管理人員，包括焊接工藝和機器人作業(yè)程序調試人員，這樣有利于設備一旦出現故障時立即做出準確判斷，制訂故障解決方案，為恢復生產搶得時間。采用機器人進行焊接生產，企業(yè)只需編制一個新程序即可實現新產品的投產，可使企業(yè)在市場上搶得先機。

原來焊接機器人在鋼結構焊接中就是這么干的

1. 概述

電力變壓器是輸變電系統(tǒng)中的關鍵設備，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。

目前，在變壓器油箱制造行業(yè)，雖然有的企業(yè)已經開始使用機器人，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。與手工焊接相比，機器人焊接在穩(wěn)定和提高焊接質量，改善勞動條件，提高生產效率等方面存在著巨大優(yōu)勢。因此，大力推廣應用焊接機器人，提高焊接自動化水平是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。目前，焊接工藝正以驚人的發(fā)展速度成為工業(yè)生產中的主流工藝，而焊接質量和焊接生產率是任何企業(yè)都不能忽視的問題，因而焊接機器人的廣泛應用勢在必行。

焊接機器人構造及功能

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構及主要功能。

為了實現自動化焊接，提高焊縫成形質量，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，移動式機器人坐標系的基準零點不固定，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。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，擺焊條件設置分為頻率、振幅、右停留時間、左停留時間、角度等幾個參數。點焊機器人可以使用機器人的一些獨有技術進一步對焊接時序進行控制，使焊接效率和焊接質量進一步提高。

（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，并與設定值進行比較，按照事先設定的增益、偏差等參數值，對焊槍上下和左右方向進行補償（見圖3）。這項功能在應對工件出現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寬窄不一情況。由于鋼結構結構形式的多樣性，加之其安裝過程多在戶外，自動化焊接程度較低，多數采用手工進行焊接。

?機器人控制器的通用化、開放化和多軸協(xié)調控制

機器人控制器是根據指令以及傳感信息控制機器人完成一定的動作或作業(yè)任務的裝置， 它是機器人的心臟， 決定了機器人性能的優(yōu)劣。傳統(tǒng)的機器人控制器基本上采用專用的計算機、 專用的機器人語言和專用的操作系統(tǒng)設計的， 結構封閉， 表現出開放性差、 軟件獨立性差、 擴展性差、 缺少網絡功能等缺點， 它嚴重地影響了機器人的發(fā)展和應用水平。在這種情況下， 開發(fā)開放式的機器人控制系統(tǒng)顯得非常迫切， 同時開放式機器人控制器也是當前控制系統(tǒng)的主流和發(fā)展趨勢。激光跟蹤傳感由于其優(yōu)越的性能，已成為有前途、發(fā)展快的焊接傳感器。

目前各機器人廠商的控制柜都具有多軸協(xié)調控制能力， 用于多機器人焊接系統(tǒng)， 即若干個機器人通過合作與協(xié)調而完成某一任務。例如 MOTOMAN的機器人控制柜 NX100 可控制 4 臺弧焊機器人同時作業(yè)， 使生產效率進一步提高。由于1臺控制柜可統(tǒng)一控制多臺機器人，所以機器人間無需聯(lián)鎖。（1）提，確保高速焊接企業(yè)在生產中應用機器人意味著追求、高焊接質量，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。

焊接過程中， 可根據作業(yè)內容選擇多臺機器人協(xié)調作業(yè)， 或選擇單臺機器人獨立作業(yè)， 控制器實時監(jiān)控手臂間的干涉， 即使在示教中， 也能防止機器人間發(fā)生碰撞。

隨著電子技術、計算機技術、數控及機器人技術的發(fā)展，自動焊接機器人, 從60年始用于生產以來，其技術已日益成熟，主要有以下優(yōu)點：

1）穩(wěn)定和提高焊接質量，能將焊接質量以數值的形式反映出來；

2）提高勞動生產率；

3）改善工人勞動強度，可在有害環(huán)境下工作；

4）降低了對工人操作技術的要求；

5）縮短了產品改型換代的準備周期，減少相應的設備投資。

因此，在各行各業(yè)已得到了廣泛的應用。