焊接機(jī)器人示教編程過(guò)程中存在的問題及解決辦法

王東銳　殷榮幸

摘 要：通過(guò)對(duì)焊接機(jī)器人在示教編程過(guò)程中示教點(diǎn)位置精度的研究，找出影響焊接機(jī)器人示教精度的因素，并提出具體的解決辦法，從而讓焊接機(jī)器人快速示教編程成為現(xiàn)實(shí)。

關(guān)鍵詞：焊接機(jī)器人;示教點(diǎn);示教精度;解決辦法

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.03.092

0 前言

近幾年隨著勞動(dòng)力成本的提高，以廉價(jià)勞動(dòng)力為支撐的“中國(guó)制造”經(jīng)濟(jì)模式難以為繼。作為“工業(yè)栽縫”的焊接，是工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的加工手段;同時(shí)，由于焊接煙塵、弧光、金屬飛濺等的存在，主動(dòng)學(xué)習(xí)焊接或者從事焊接方面工作的人員也比較少。在這種情況下，采用機(jī)器人焊接是解決目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中焊接人員缺失的最有效方法。

焊接機(jī)器人在使用過(guò)程中，主要利用示教編程進(jìn)行焊接程序的編寫，既通過(guò)人來(lái)操作示教器，引導(dǎo)機(jī)器人記錄需要焊接的路徑。而示教點(diǎn)位置的精度直接影響到焊接機(jī)器人焊接的質(zhì)量，從而決定了焊接機(jī)器人的焊接效率。如何解決焊接機(jī)器人示教過(guò)程中示教點(diǎn)的精度就尤為重要。

1 焊接機(jī)器人的示教過(guò)程

焊接機(jī)器人的“示教”過(guò)程就是焊接機(jī)器人的學(xué)習(xí)過(guò)程，大多數(shù)機(jī)器人是通過(guò)人工引導(dǎo)示教。焊接時(shí)，操作人員依據(jù)焊縫形狀和位置，按照焊接順序引導(dǎo)機(jī)器人焊槍運(yùn)動(dòng)，模擬焊接過(guò)程，焊接機(jī)器人記錄運(yùn)動(dòng)軌跡上主要點(diǎn)的位置，從而達(dá)到記錄運(yùn)動(dòng)軌跡，這個(gè)過(guò)程實(shí)際就是示教編程過(guò)程。這些點(diǎn)位置是否人工示教的準(zhǔn)確決定了焊槍運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，也就是焊縫位置的準(zhǔn)確性。排除焊接參數(shù)設(shè)置的影響，可以說(shuō)，示教編程的精度，決定了焊接時(shí)焊縫的質(zhì)量。

2 影響焊接示教編程的因素

（1）采光不足的問題。如圖1為焊接示教編程過(guò)程，在操作過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)在角焊縫位置示教時(shí)，明顯的光線不足，操作人員很難在短時(shí)間找到準(zhǔn)確點(diǎn)的位置。如果記錄的點(diǎn)位置不準(zhǔn)確，就會(huì)影響到焊縫的位置及焊接質(zhì)量。

（2）焊絲伸出長(zhǎng)度變化的問題。焊接示教時(shí)，焊接的幾個(gè)軸不斷地變換位置及角度，一會(huì)展開，一會(huì)回縮。在這個(gè)過(guò)程中，安裝在機(jī)器人上臂的送絲軟管就會(huì)不斷地展開及回縮，在這個(gè)過(guò)程中就會(huì)造成焊槍口焊絲伸出長(zhǎng)度的變化（一般保持在15mm）。而我們?cè)谑窘虝r(shí)，一般以焊絲端頭點(diǎn)來(lái)確定示教位置，如果這個(gè)點(diǎn)不準(zhǔn)確，示教出來(lái)的位置就不準(zhǔn)確，焊接的位置也就不準(zhǔn)確，機(jī)器人焊接出來(lái)的焊接質(zhì)量就不能保障。

（3）焊絲易撞彎的問題。如圖2所，焊接示教時(shí)，經(jīng)常由于焊縫長(zhǎng)度較長(zhǎng)，示教點(diǎn)較多，示教時(shí)會(huì)造成焊絲撞彎曲的現(xiàn)象，從而造成示教點(diǎn)位置精度不夠，影響焊接質(zhì)量。

3 提高焊接機(jī)器人示教過(guò)程精度的辦法

如圖3為焊接機(jī)器人快速示教編程輔助裝置示意圖。把該輔助裝置裝在焊槍頭部，安裝以后該裝置頭部點(diǎn)的位置相當(dāng)于以前焊絲伸出長(zhǎng)度為15 mm時(shí)的位置。該位置點(diǎn)不論機(jī)器人臂如何變化也不會(huì)受影響。從而解決了焊絲伸出長(zhǎng)度變化影響示教點(diǎn)精度的問題。

在該輔助裝置中加裝了照明用的強(qiáng)光燈，通過(guò)加強(qiáng)光燈來(lái)解決示教過(guò)程中光線不足的問題。

該輔助裝置是由塑料制成，在頭部裝上接觸傳感器，在示教時(shí)通過(guò)傳感器來(lái)判斷是否接近示教點(diǎn)的位置，在接近示教點(diǎn)2 mm位置亮紅燈;在接近示教點(diǎn)0.5 mm亮綠燈，這樣很方便地判斷示教點(diǎn)的位置。這樣我們就很好地通過(guò)裝置本身的材料和接觸傳感器很好地解決了在示教過(guò)程中碰撞問題。

參考文獻(xiàn)

[1]傅積和.焊接數(shù)據(jù)資料手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[2]馬淑秋.半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊在生產(chǎn)中的應(yīng)用研究[J].沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，（01）.

[3]霍曉敏，唐清山.二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊在薄板焊接中的應(yīng)用[J].四川建筑科學(xué)研究，2009，（06）.

[4]柯鼎華.二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊在供水管道上的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008，（13）.

[5]劉會(huì)波.焊接機(jī)器人技術(shù)在160km/h快捷貨車轉(zhuǎn)向架中的應(yīng)用[A].中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)車輛委員會(huì)快捷貨車轉(zhuǎn)向架技術(shù)交流會(huì)論文集[C].2015.