弧焊機(jī)器人教學(xué)應(yīng)用中常見(jiàn)問(wèn)題分析

黃新然

摘 要：焊接機(jī)器人是隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展誕生的一種高效、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的焊接技術(shù)，是自動(dòng)化、智能化高效焊接制造的典型代表。在焊接機(jī)器人的使用及教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，因操作人員等因素的影響焊接機(jī)器人的焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，在焊接過(guò)程中容易出現(xiàn)焊偏、焊穿、焊縫尺寸不符合要求等問(wèn)題。本文以弧焊機(jī)器人為例，總結(jié)了焊接機(jī)器人應(yīng)用中常見(jiàn)的問(wèn)題及技術(shù)難點(diǎn)，并對(duì)未來(lái)焊接機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了概括。

關(guān)鍵詞：弧焊機(jī)器人；常見(jiàn)問(wèn)題；智能化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.183

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，焊接作為現(xiàn)代制造業(yè)中重要的材料成形和加工技術(shù)，逐步向自動(dòng)化、智能化高效焊接制造發(fā)展。機(jī)器人焊接就是自動(dòng)化、智能化高效焊接技術(shù)的典型代表。

焊接機(jī)器人的出現(xiàn)在一定程度上取代了焊接工人的勞動(dòng)，使焊接工人從高強(qiáng)度的勞動(dòng)、惡劣的作業(yè)條件中解脫，同時(shí)在一定程度上提高了焊接的效率和焊接產(chǎn)品的質(zhì)量。但在對(duì)弧焊機(jī)器人應(yīng)用的實(shí)際教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在弧焊機(jī)器人的使用過(guò)程中會(huì)因?yàn)榉椒?、材料、操作人員及設(shè)備等因素出現(xiàn)一些影響焊接效果的問(wèn)題，要想使焊接機(jī)器人真正實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的焊接是存在一定難度的。本文就弧焊機(jī)器人使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行概括總結(jié)，并提出相應(yīng)的對(duì)策。

1 弧焊機(jī)器人焊接常見(jiàn)的問(wèn)題

學(xué)院現(xiàn)在進(jìn)行教學(xué)用的Panasonic弧焊機(jī)器人，在該弧焊機(jī)器人的應(yīng)用教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該弧焊機(jī)器人在焊接過(guò)程中容易出現(xiàn)如下問(wèn)題：

（1）焊偏。焊偏是機(jī)器人在焊接的過(guò)程中，實(shí)際焊接的焊縫偏離預(yù)定軌跡或待焊焊縫中心的情況，如直線焊縫焊歪，以及圓弧焊縫不規(guī)整等。焊偏的焊縫不符合質(zhì)量要求，質(zhì)量要求不高的產(chǎn)品可以將焊縫打磨重焊，但打磨重焊嚴(yán)重影響工作效率、增大勞動(dòng)強(qiáng)度；而質(zhì)量要求高的產(chǎn)品若出現(xiàn)焊偏則直接導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢，使工作效率降低，同時(shí)造成資源和材料的浪費(fèi)。

（2）焊穿。焊穿是在機(jī)器人的焊接過(guò)程中某些熔融金屬?gòu)暮缚p背面漏出或是工件直接被熔穿形成孔洞的情況。

（3）氣孔。氣孔是機(jī)器人焊接結(jié)束后，在焊縫的外表面或者內(nèi)部形成的空穴。氣孔的出現(xiàn)將會(huì)影響焊縫的致密性，產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低焊縫的韌性、強(qiáng)度和承載能力，影響焊縫質(zhì)量。

（4）未焊透和未融合。未焊透和未融合是機(jī)器人焊接過(guò)程中母材金屬未與焊縫層金屬熔透或母材金屬未熔化、焊縫金屬未完全進(jìn)入焊接接頭根部的現(xiàn)象。未融合和未焊透的產(chǎn)生會(huì)影響焊縫的抗疲勞強(qiáng)度、質(zhì)量及使用壽命，影響焊接質(zhì)量。

（5）焊縫尺寸不符合要求。焊縫尺寸不符合要求指的是機(jī)器人焊接完成后焊縫的寬度、厚度及焊縫余高不符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。焊縫尺寸不符合要求使得焊縫外觀或強(qiáng)度及承載能力不能滿足產(chǎn)品要求，影響焊件質(zhì)量。

2 弧焊機(jī)器人焊接常見(jiàn)問(wèn)題原因分析

影響焊接機(jī)器人焊接質(zhì)量和效率的因素有焊接工藝方法、工件材料、操作人員技術(shù)水平及設(shè)備條件等。

機(jī)器人自誕生以來(lái)經(jīng)歷了示教再現(xiàn)編程、離線編程和自主編程三個(gè)階段。目前應(yīng)用較多的是示教再現(xiàn)編程，工業(yè)機(jī)器人的示教主要有在線示教和離線示教兩種方式。在線示教，操作者直接控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，記錄機(jī)器人的作業(yè)點(diǎn)并插入所需的機(jī)器人命令來(lái)完成程序的編制；離線示教，操作者不對(duì)實(shí)際作業(yè)機(jī)器人進(jìn)行操作，而是在離線編程系統(tǒng)或模擬環(huán)境完成編程，生成示教數(shù)據(jù)，然后通過(guò)PC機(jī)間接對(duì)機(jī)器人控制柜進(jìn)行示教[1]。

Panasonic TA1400弧焊機(jī)器人應(yīng)用的是在線示教—再現(xiàn)編程手段，這一類(lèi)型的機(jī)器人尚未實(shí)現(xiàn)智能化，不具備對(duì)焊件裝配誤差、焊接過(guò)程中發(fā)生熱變形等情況進(jìn)行自動(dòng)處理的能力，因而此類(lèi)型機(jī)器人的焊接對(duì)焊槍的運(yùn)動(dòng)軌跡有著嚴(yán)格的精度要求，焊槍姿態(tài)需要在整個(gè)焊接軌跡上進(jìn)行連續(xù)的調(diào)整[2]，這種情況下機(jī)器人焊接質(zhì)量的好壞就在很大程度上取決于焊接程序的編制情況，也就是操作人員的技術(shù)水平。

Panasonic TA1400弧焊機(jī)器人應(yīng)用的示教—再現(xiàn)編程，是操作人員通過(guò)示教盒在選定的坐標(biāo)系（關(guān)節(jié)坐標(biāo)系、直角坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系、圓柱坐標(biāo)系或用戶坐標(biāo)系標(biāo)系等）下控制弧焊機(jī)器人各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，以使焊槍沿著設(shè)定的焊接軌跡運(yùn)動(dòng)，并記錄下焊槍移動(dòng)過(guò)程中焊槍的位置、運(yùn)動(dòng)形式、姿態(tài)，以及相應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，使之形成一個(gè)可以連續(xù)完成整個(gè)工件的焊接過(guò)程的示教程序。這種示教—再現(xiàn)編程方法使得焊接軌跡的精度完全依賴(lài)于示教者的操作，操作者依據(jù)工件的焊縫中心作為參考，通過(guò)自己的觀察結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定各示教點(diǎn)的位置及焊槍姿態(tài)，因視覺(jué)誤差及個(gè)人經(jīng)驗(yàn)差異導(dǎo)致焊接過(guò)程中出現(xiàn)各種質(zhì)量問(wèn)題。

3 總結(jié)

為使弧焊機(jī)器人能充分發(fā)揮其高效、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn)，焊接機(jī)器人還應(yīng)朝著智能化方向發(fā)展，開(kāi)發(fā)具有視覺(jué)傳感功能、自動(dòng)制定運(yùn)動(dòng)軌跡、自動(dòng)調(diào)整焊槍姿態(tài)參數(shù)、自動(dòng)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)等高度智能化的機(jī)器人。通過(guò)使機(jī)器人智能化來(lái)克服克服焊接過(guò)程中因各種因素導(dǎo)致的焊接偏差。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘭虎.焊接機(jī)器人編程及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]符婭波，邊美華，許先果.弧焊機(jī)器人的應(yīng)用與發(fā)展[J].機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用.