焊接機(jī)器人生產(chǎn)中的質(zhì)量控制

　　焊接機(jī)器人的先進(jìn)技術(shù)為我們提供了很好的生產(chǎn)工具，但這并不意味著我們一定可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的焊接生產(chǎn)。焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，通過近10年的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，我覺得以下幾個(gè)方面的工作不容忽視：

　　建立并培養(yǎng)一個(gè)具有機(jī)器人技術(shù)素養(yǎng)的隊(duì)伍

　　焊接機(jī)器人工程是機(jī)電一體化技術(shù)的濃縮，其中包含了機(jī)器人技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、焊接技術(shù)等。期望一個(gè)企業(yè)培養(yǎng)的技術(shù)人才是不現(xiàn)實(shí)的，但是焊接機(jī)器人的應(yīng)用狀況又確實(shí)與這些人的技術(shù)素養(yǎng)相關(guān)。所以，我認(rèn)為機(jī)器人用戶可以建立一個(gè)服務(wù)于機(jī)器人應(yīng)用的隊(duì)伍，在這個(gè)隊(duì)伍中，可以分為機(jī)器人設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)管理、焊接工藝和機(jī)器人作業(yè)程序調(diào)試及現(xiàn)場生產(chǎn)操作等幾類人員，各司其職，各負(fù)其責(zé)。但是這種側(cè)置式機(jī)器人，2、3軸為懸臂結(jié)構(gòu)，降低機(jī)器人的剛度，一般適用于負(fù)載較小的機(jī)器人，用于電弧焊、切割或噴涂。

　　（1）機(jī)器人設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)管理人員主要負(fù)責(zé)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)及管理、機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)和利用，以挖掘機(jī)器人的工作能力為目的。

　?。?）焊接工藝和機(jī)器人作業(yè)程序調(diào)試人員主要負(fù)責(zé)機(jī)器人作業(yè)程序的管理工作，焊接機(jī)器人應(yīng)用的目的是為焊接生產(chǎn)服務(wù)，焊接工藝員對(duì)焊接品質(zhì)的把握是機(jī)器人焊接質(zhì)量的關(guān)鍵所在，他的職責(zé)是讓機(jī)器人成為他得心應(yīng)手的工具，把他的焊接思路完整地傳達(dá)給機(jī)器人。從經(jīng)營角度看，設(shè)備的購入與產(chǎn)出平衡對(duì)企業(yè)來說非常重要，加之市場的影響，產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期相對(duì)縮短。

　?。?）現(xiàn)場生產(chǎn)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?qū)⒑附訖C(jī)器人工作過程中的表現(xiàn)準(zhǔn)確及時(shí)地反饋給機(jī)器人設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)管理人員，包括焊接工藝和機(jī)器人作業(yè)程序調(diào)試人員，這樣有利于設(shè)備一旦出現(xiàn)故障時(shí)立即做出準(zhǔn)確判斷，制訂故障解決方案，為恢復(fù)生產(chǎn)搶得時(shí)間。采用機(jī)器人進(jìn)行焊接生產(chǎn)，企業(yè)只需編制一個(gè)新程序即可實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的投產(chǎn)，可使企業(yè)在市場上搶得先機(jī)。

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。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。目前，焊接工藝正以驚人的發(fā)展速度成為工業(yè)生產(chǎn)中的主流工藝，而焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率是任何企業(yè)都不能忽視的問題，因而焊接機(jī)器人的廣泛應(yīng)用勢在必行。

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。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)。點(diǎn)焊機(jī)器人可以使用機(jī)器人的一些獨(dú)有技術(shù)進(jìn)一步對(duì)焊接時(shí)序進(jìn)行控制，使焊接效率和焊接質(zhì)量進(jìn)一步提高。

（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，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。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(dòng)化焊接程度較低，多數(shù)采用手工進(jìn)行焊接。

?機(jī)器人控制器的通用化、開放化和多軸協(xié)調(diào)控制

機(jī)器人控制器是根據(jù)指令以及傳感信息控制機(jī)器人完成一定的動(dòng)作或作業(yè)任務(wù)的裝置， 它是機(jī)器人的心臟， 決定了機(jī)器人性能的優(yōu)劣。傳統(tǒng)的機(jī)器人控制器基本上采用專用的計(jì)算機(jī)、 專用的機(jī)器人語言和專用的操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的， 結(jié)構(gòu)封閉， 表現(xiàn)出開放性差、 軟件獨(dú)立性差、 擴(kuò)展性差、 缺少網(wǎng)絡(luò)功能等缺點(diǎn)， 它嚴(yán)重地影響了機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用水平。在這種情況下， 開發(fā)開放式的機(jī)器人控制系統(tǒng)顯得非常迫切， 同時(shí)開放式機(jī)器人控制器也是當(dāng)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(jī)器人廠商的控制柜都具有多軸協(xié)調(diào)控制能力， 用于多機(jī)器人焊接系統(tǒng)， 即若干個(gè)機(jī)器人通過合作與協(xié)調(diào)而完成某一任務(wù)。例如 MOTOMAN的機(jī)器人控制柜 NX100 可控制 4 臺(tái)弧焊機(jī)器人同時(shí)作業(yè)， 使生產(chǎn)效率進(jìn)一步提高。由于1臺(tái)控制柜可統(tǒng)一控制多臺(tái)機(jī)器人，所以機(jī)器人間無需聯(lián)鎖。（1）提，確保高速焊接企業(yè)在生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)器人意味著追求、高焊接質(zhì)量，因此各機(jī)器人廠家都在焊接速度上尋求突破，而機(jī)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(jù)作業(yè)內(nèi)容選擇多臺(tái)機(jī)器人協(xié)調(diào)作業(yè)， 或選擇單臺(tái)機(jī)器人獨(dú)立作業(yè)， 控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控手臂間的干涉， 即使在示教中， 也能防止機(jī)器人間發(fā)生碰撞。

隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控及機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)焊接機(jī)器人, 從60年始用于生產(chǎn)以來，其技術(shù)已日益成熟，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，能將焊接質(zhì)量以數(shù)值的形式反映出來；

2）提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；

3）改善工人勞動(dòng)強(qiáng)度，可在有害環(huán)境下工作；

4）降低了對(duì)工人操作技術(shù)的要求；

5）縮短了產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期，減少相應(yīng)的設(shè)備投資。

因此，在各行各業(yè)已得到了廣泛的應(yīng)用。