工程機械典型接頭的弧焊機器人焊接技術

李震田

摘 要：弧焊加工屬于工業機器人的主要工作范圍，此項工藝和傳統的手工焊與焊接機焊接技術對比，生產效率更高、焊接質量更好且柔性化特點更強。隨著工程機械產業的不斷發展，弧焊機器人的應用前景也越發廣闊。文中簡單介紹了弧焊機器人的關鍵控制技術與工程機械結構部件的焊接特點，并對弧焊機器人的焊接技術進行了重點論述。

關鍵詞：弧焊機械；機器人焊接；研究技術

引言

工業裝備的過程中，工程機械占據的地位十分重要，而工程機械產品當中的焊接結構部件較多，占整個機器重量的50%至70%，因此焊接結構部件的質量優劣直接影響著產品的質量、操作性能以及使用的可靠性。當下我國一些相對知名的工程機械制造單位，豆漿焊接結構部件設計作與制造能力當成主要的競爭熱點，而不管哪一種企業，要想提升自我產品的市場競爭力，提升生產有效性，確保整個焊接過程的穩定性與焊接質量，降低工人的工作強度，優化工作環境，使用弧焊機器人是必然選擇[1]。

1.弧焊機器人的關鍵控制技術

弧焊節氣人和一般的工業機器人不同，弧焊機器人在焊槍擺動功能方面有一些特殊功能要求，且在機器人和變位機協同運動功能等方面，也有弧焊機器人的特殊要求。

1.1焊槍擺動控制

弧焊機器人的擺動功能是通過軌跡的疊加方式得以實現的，也就是在原有估計的插補點上疊加上原地擺動的軌跡插補點?；『笝C器人擺動控制過程中使用到的參數有擺動樣式、擺動頻率、擺動幅度、左右點極點停頓時間、左右擺動平面家教和擺動半徑等參數。

1.2焊接變位機的協同運動

攜帶有變位機的焊接工作站，機器人軌跡的規劃方式與擺動的控制方式與上一種一樣[2]。中間插補點的點位姿可以用 表示，但是因為工作坐標系{W}固定在一個變位機的底端，因此變換矩陣 并不是一個固定的矩陣，而是會隨著機位的運動而發生變化。

2.工程機械結構件的焊接特點

2.1材料使用

當下我國的工程機械結構組成部件多使用的材料為碳素結構鋼、低合金結構鋼等等，一些零件的使用會選擇鑄鋼件，因為材料本身就具有較好的焊接功能，因此不易產生冷、熱裂紋，在對母材焊接之前不需要進行事前預熱，焊接之后也不需要進行特殊的保溫動作。

2.2結構特征

工程機械構件有較多的角焊縫存在，一般情況下只需要對焊縫的外觀質量進行檢查，需要特別使用磁粉探傷與超聲波探傷的只有一些重要的受力結構部件，檢驗的內容分別在表面裂紋與焊縫的內部不足。

2.3焊接方式

我國工程機械焊接結構的生產過程中，一般使用概率較高的板材為Q235、Q345、Q390，板材的厚度選擇一般為6毫米以上的中板件[3]。當下使用頻率較高的焊接技術是埋弧自動焊以及CO2/MAG氣體保護焊。前面一種焊接方式的特點為熔深大、速度快和無弧光煙塵。另外氣體保護焊技術與埋弧自動焊相似，具有的特點都是電流密度大、熔深大，但是此項技術在焊接速度方面稍稍沉溺在不足，此項技術的焊接速度相比手工電弧焊，要快出兩倍左右。氣體保護焊技術需要的輔助時間更短，特別是使用Ar混合氣體，產生的熔渣數量不多，這就大大的縮減了后期需要耗費的清理時間，從整體層面分析，整個工作的有效性還是十分突出的。.

3.弧焊機器人的焊接技術

3.1傳感技術

現代化技術不斷發展的過程中，傳感器技術也得到了相應的發展，已經不再是單純的用信號變換元件的方式存在，當下大量的傳感器內容都有特定處理信號的功能。特別是在制造業之中，弧焊機器人所具有的智能傳感技術更是表現出了特定的作用。因為電弧傳感技術是依托焊接電弧直接掌握焊接位置中存在的偏差信號，所以具有更高的實效性特點，另外其不用在焊槍上另外附帶任何的輔助裝備，焊槍具有較高的靈活性特點，尤其適合使用在一些中小企業中，因為此項技術對自動化的成本要求不高。

3.2跟蹤技術

建立在傳統模糊控制技術的基礎上，當下已經研究制定了多種高性能的模糊控制器。而伴隨著模糊數學以及神經網絡的出現，這項技術也被使用到了焊接這個非線性系統當中，使得焊接跟蹤技術能夠朝著全新的時代邁進，進入到了智能焊縫跟蹤時代。焊接技術是一項對整體性要求較高的復雜性系統，不管是弧光、電壓波動、操作技術或者是工作變形狀態都會對技術的實施造成影響，造成傳統控制技術不能夠實現準確的焊縫。但是人工神經網絡卻能夠幫助機器人完成一連串的學習、記憶和聯想功能，因為人工的神經網絡使用的處理方式是并行方式，對信息的存儲使用的分布式的方式，因此具有較大的信息儲備糧和強大的容錯性優點，單從自動化的層面分析，尤其適合焊縫跟蹤過程中的視覺模式辨別以及跟蹤的智能控制。

4.結語

未來的機械發展必然遵循的是可持續性發展原則，現有的各種工程機械產品也將被更新換代，工程機械結構部件的焊接工藝水平必然不斷提升。但是當下我國的工程機械行業使用的焊接方式還是人工式，不僅勞動強度大，且產品質量得不到保證。所以機器人焊接技術的使用，大大的提升了產品質量與生產效率，此項技術的出現為我國工業裝備制造水平的提升打下了良好基礎。

參考文獻：

[1]陳城洋.工程機械典型接頭的弧焊機器人焊接技術研究[J].企業導報，2014，19：114+109.

[2]熊爍.弧焊機器人控制技術的研究與實現[D].華中科技大學，2012.

[3]辛海波.焊接機器人在轉向架構架焊接中的應用研究[D].上海交通大學，2010.