弧焊機(jī)器人焊偏問(wèn)題分析

霍厚志+杜啟恒+張?zhí)?張謙+王棟梁+齊俊滕

摘 要：介紹了焊偏問(wèn)題及機(jī)器人焊接中為避免焊偏常采用的兩種方法，并在生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上總結(jié)分析了弧焊機(jī)器人在焊接過(guò)程中出現(xiàn)焊偏問(wèn)題的原因。

關(guān)鍵詞：弧焊機(jī)器人；焊接過(guò)程；焊偏

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.025

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)，一方面伴隨工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人焊接技術(shù)不斷成熟，焊接機(jī)器人的價(jià)格在不斷下降；另一方面由于焊接工作環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度大、對(duì)焊接工作人員熟練程度要求高，致使焊接生產(chǎn)企業(yè)招工難，用工貴；第三國(guó)家政策在大力鼓勵(lì)生產(chǎn)制造企業(yè)實(shí)施機(jī)器人換人。在這三重因素的作用下在過(guò)去的十年間我國(guó)焊接機(jī)器人的裝機(jī)量出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)截止到2015年年底我國(guó)焊接機(jī)器人保有量約83081臺(tái)，預(yù)計(jì)未來(lái)十年我國(guó)焊接機(jī)器人的裝機(jī)量將保持兩位數(shù)以上增長(zhǎng)[1-3]。在焊接機(jī)器人的使用快速普及的同時(shí)，機(jī)器人焊接過(guò)程中出現(xiàn)焊偏的問(wèn)題卻越發(fā)明顯，這嚴(yán)重影響到機(jī)器人焊接的質(zhì)量及效率，也讓很多焊接機(jī)器人使用者開始懷疑焊接機(jī)器人的技術(shù)水平。根據(jù)大量焊偏問(wèn)題分析，造成機(jī)器人焊偏的根本原因并不是機(jī)器人的問(wèn)題，而是操作管理問(wèn)題，換句話說(shuō)就是焊接機(jī)器人使用企業(yè)的使用管理水平?jīng)]有跟上。鑒于此，本文對(duì)機(jī)器人焊偏問(wèn)題進(jìn)行分析，希望能夠幫助焊接機(jī)器人使用企業(yè)認(rèn)識(shí)到焊偏問(wèn)題的原因所在，并在焊接機(jī)器人的使用過(guò)程中避免此類問(wèn)題的發(fā)生，從而使焊接機(jī)器人為其創(chuàng)造更大的效益。

1 焊偏問(wèn)題簡(jiǎn)介

所謂焊偏是指機(jī)器人執(zhí)行焊接工作時(shí)實(shí)際焊接軌跡脫離焊接接頭位置導(dǎo)致所焊焊縫連接不良甚至無(wú)法連接。機(jī)器人焊接過(guò)程中一旦出現(xiàn)焊偏，所焊焊縫須全部打磨掉，打磨工作效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣，嚴(yán)重影響弧焊機(jī)器人的焊接效率。所以想要高效、優(yōu)質(zhì)的使用弧焊機(jī)器人，就必須避免焊偏問(wèn)題。

為了最大限度的避免焊偏問(wèn)題，通常采取的方法有兩種：第一是保證焊接工件與焊接機(jī)器人末端的相對(duì)位置高度一致；第二就是給機(jī)器人怎加焊縫識(shí)別跟蹤系統(tǒng)。第一種方法對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單尺寸較小的工件比較實(shí)用，這二中方法適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜尺寸較大的工件。

2 焊偏問(wèn)題分析

根據(jù)大量的生產(chǎn)實(shí)踐，造成弧焊機(jī)器人焊偏的原因主要有以下10個(gè)方面的原因：

（1）弧焊機(jī)器人焊槍與機(jī)器人末端的相對(duì)位置發(fā)生變化即TCP沒有校準(zhǔn)。

（2）工件基準(zhǔn)偏差過(guò)大，此類問(wèn)題一般為工件尺寸和合格所致。

（3）焊縫識(shí)別與跟蹤出現(xiàn)問(wèn)題，目前弧焊機(jī)器人可用的焊縫識(shí)別與跟蹤方式有焊絲接觸傳感尋位、激光識(shí)別、視覺識(shí)別[4]。其中焊絲接觸傳感尋位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、成本低廉是弧焊機(jī)器人系統(tǒng)中采用最多的一種焊縫識(shí)別與跟蹤系統(tǒng)[5]，其工作原理為焊絲碰到工件時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部繼電器線圈得電，該線圈對(duì)應(yīng)的常開閉合，快速檢測(cè)通道導(dǎo)通并記錄機(jī)器人當(dāng)時(shí)的空間坐標(biāo)，通過(guò)多個(gè)點(diǎn)的組合最終確定焊縫位置。本文針對(duì)焊絲接觸傳感尋位簡(jiǎn)單闡述該尋位方式中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題：a.沒有清剪焊絲，在尋位檢測(cè)前應(yīng)運(yùn)行一次清槍程序，否則會(huì)出現(xiàn)焊絲長(zhǎng)度不標(biāo)準(zhǔn)或焊絲末端導(dǎo)電不良最終導(dǎo)致尋位檢測(cè)出現(xiàn)問(wèn)題；b.焊接工件上的尋位檢測(cè)點(diǎn)導(dǎo)電不良，通常焊接工件上尋位檢測(cè)點(diǎn)處存在氧化皮、油污、防飛濺液等異物都能導(dǎo)致尋位檢測(cè)出現(xiàn)問(wèn)題；c.焊接尋位檢測(cè)回路接觸不良或短路。

（4）角焊、船位焊或帶坡口的對(duì)接焊中沒有打開電弧跟蹤功能。

（5）不帶坡口的對(duì)接焊中打開電弧跟蹤功能。

（6）使用基于擺動(dòng)掃描電弧傳感器的焊縫跟蹤功能時(shí)沒有使用焊接擺動(dòng)功能。

（7）基于打底焊電弧跟蹤的多層多道焊接中填充或蓋面焊過(guò)程中出現(xiàn)斷電重啟狀況。

（8）焊接帶坡口的焊縫使用電弧跟蹤時(shí)，若坡口角度α過(guò)小同時(shí)根部間隙b也過(guò)小時(shí)，導(dǎo)致焊接擺動(dòng)的擺幅d遠(yuǎn)大于坡口實(shí)際寬度l，造成焊槍擺動(dòng)兩側(cè)母材熔化過(guò)量如圖1所示。此時(shí)極容易出現(xiàn)焊偏現(xiàn)象。

（9）弧焊機(jī)器人焊接編程時(shí)焊接姿態(tài)中存在奇異點(diǎn)（死點(diǎn)）。

（10）焊槍角度設(shè)置不當(dāng)。

3 結(jié)論

綜上所述，要想應(yīng)用焊接機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)質(zhì)的焊接，焊接機(jī)器人系統(tǒng)的質(zhì)量技術(shù)水平是一個(gè)方面，使用企業(yè)的使用管理水平也是很重要的一個(gè)方面。結(jié)合上述造成機(jī)器人焊偏的十個(gè)方面原因，焊接機(jī)器人使用企業(yè)可從機(jī)器人日常維護(hù)、焊接工件質(zhì)量檢測(cè)、焊接編程、焊接機(jī)器人操作等方面入手制定相應(yīng)的機(jī)器人使用管理規(guī)范，從而實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)質(zhì)的使用焊接機(jī)器人，讓焊接機(jī)器人為焊接生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更大的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：霍厚志（1986-），男，山東臨沂人，工學(xué)碩士，工程師。