工程機(jī)械典型接頭的弧焊機(jī)器人焊接技術(shù)

李震田

摘 要：弧焊加工屬于工業(yè)機(jī)器人的主要工作范圍，此項(xiàng)工藝和傳統(tǒng)的手工焊與焊接機(jī)焊接技術(shù)對比，生產(chǎn)效率更高、焊接質(zhì)量更好且柔性化特點(diǎn)更強(qiáng)。隨著工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，弧焊機(jī)器人的應(yīng)用前景也越發(fā)廣闊。文中簡單介紹了弧焊機(jī)器人的關(guān)鍵控制技術(shù)與工程機(jī)械結(jié)構(gòu)部件的焊接特點(diǎn)，并對弧焊機(jī)器人的焊接技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)論述。

關(guān)鍵詞：弧焊機(jī)械；機(jī)器人焊接；研究技術(shù)

引言

工業(yè)裝備的過程中，工程機(jī)械占據(jù)的地位十分重要，而工程機(jī)械產(chǎn)品當(dāng)中的焊接結(jié)構(gòu)部件較多，占整個(gè)機(jī)器重量的50%至70%，因此焊接結(jié)構(gòu)部件的質(zhì)量優(yōu)劣直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量、操作性能以及使用的可靠性。當(dāng)下我國一些相對知名的工程機(jī)械制造單位，豆?jié){焊接結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)作與制造能力當(dāng)成主要的競爭熱點(diǎn)，而不管哪一種企業(yè)，要想提升自我產(chǎn)品的市場競爭力，提升生產(chǎn)有效性，確保整個(gè)焊接過程的穩(wěn)定性與焊接質(zhì)量，降低工人的工作強(qiáng)度，優(yōu)化工作環(huán)境，使用弧焊機(jī)器人是必然選擇[1]。

1.弧焊機(jī)器人的關(guān)鍵控制技術(shù)

弧焊節(jié)氣人和一般的工業(yè)機(jī)器人不同，弧焊機(jī)器人在焊槍擺動(dòng)功能方面有一些特殊功能要求，且在機(jī)器人和變位機(jī)協(xié)同運(yùn)動(dòng)功能等方面，也有弧焊機(jī)器人的特殊要求。

1.1焊槍擺動(dòng)控制

弧焊機(jī)器人的擺動(dòng)功能是通過軌跡的疊加方式得以實(shí)現(xiàn)的，也就是在原有估計(jì)的插補(bǔ)點(diǎn)上疊加上原地?cái)[動(dòng)的軌跡插補(bǔ)點(diǎn)。弧焊機(jī)器人擺動(dòng)控制過程中使用到的參數(shù)有擺動(dòng)樣式、擺動(dòng)頻率、擺動(dòng)幅度、左右點(diǎn)極點(diǎn)停頓時(shí)間、左右擺動(dòng)平面家教和擺動(dòng)半徑等參數(shù)。

1.2焊接變位機(jī)的協(xié)同運(yùn)動(dòng)

攜帶有變位機(jī)的焊接工作站，機(jī)器人軌跡的規(guī)劃方式與擺動(dòng)的控制方式與上一種一樣[2]。中間插補(bǔ)點(diǎn)的點(diǎn)位姿可以用 表示，但是因?yàn)楣ぷ髯鴺?biāo)系{W}固定在一個(gè)變位機(jī)的底端，因此變換矩陣 并不是一個(gè)固定的矩陣，而是會(huì)隨著機(jī)位的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化。

2.工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件的焊接特點(diǎn)

2.1材料使用

當(dāng)下我國的工程機(jī)械結(jié)構(gòu)組成部件多使用的材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼等等，一些零件的使用會(huì)選擇鑄鋼件，因?yàn)椴牧媳旧砭途哂休^好的焊接功能，因此不易產(chǎn)生冷、熱裂紋，在對母材焊接之前不需要進(jìn)行事前預(yù)熱，焊接之后也不需要進(jìn)行特殊的保溫動(dòng)作。

2.2結(jié)構(gòu)特征

工程機(jī)械構(gòu)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(zhì)量進(jìn)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(jié)構(gòu)部件，檢驗(yàn)的內(nèi)容分別在表面裂紋與焊縫的內(nèi)部不足。

2.3焊接方式

我國工程機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)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(dāng)下使用頻率較高的焊接技術(shù)是埋弧自動(dòng)焊以及CO2/MAG氣體保護(hù)焊。前面一種焊接方式的特點(diǎn)為熔深大、速度快和無弧光煙塵。另外氣體保護(hù)焊技術(shù)與埋弧自動(dòng)焊相似，具有的特點(diǎn)都是電流密度大、熔深大，但是此項(xiàng)技術(shù)在焊接速度方面稍稍沉溺在不足，此項(xiàng)技術(shù)的焊接速度相比手工電弧焊，要快出兩倍左右。氣體保護(hù)焊技術(shù)需要的輔助時(shí)間更短，特別是使用Ar混合氣體，產(chǎn)生的熔渣數(shù)量不多，這就大大的縮減了后期需要耗費(fèi)的清理時(shí)間，從整體層面分析，整個(gè)工作的有效性還是十分突出的。.

3.弧焊機(jī)器人的焊接技術(shù)

3.1傳感技術(shù)

現(xiàn)代化技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，傳感器技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，已經(jīng)不再是單純的用信號變換元件的方式存在，當(dāng)下大量的傳感器內(nèi)容都有特定處理信號的功能。特別是在制造業(yè)之中，弧焊機(jī)器人所具有的智能傳感技術(shù)更是表現(xiàn)出了特定的作用。因?yàn)殡娀鞲屑夹g(shù)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(shí)效性特點(diǎn)，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(diǎn)，尤其適合使用在一些中小企業(yè)中，因?yàn)榇隧?xiàng)技術(shù)對自動(dòng)化的成本要求不高。

3.2跟蹤技術(shù)

建立在傳統(tǒng)模糊控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，當(dāng)下已經(jīng)研究制定了多種高性能的模糊控制器。而伴隨著模糊數(shù)學(xué)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，這項(xiàng)技術(shù)也被使用到了焊接這個(gè)非線性系統(tǒng)當(dāng)中，使得焊接跟蹤技術(shù)能夠朝著全新的時(shí)代邁進(jìn)，進(jìn)入到了智能焊縫跟蹤時(shí)代。焊接技術(shù)是一項(xiàng)對整體性要求較高的復(fù)雜性系統(tǒng)，不管是弧光、電壓波動(dòng)、操作技術(shù)或者是工作變形狀態(tài)都會(huì)對技術(shù)的實(shí)施造成影響，造成傳統(tǒng)控制技術(shù)不能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的焊縫。但是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)卻能夠幫助機(jī)器人完成一連串的學(xué)習(xí)、記憶和聯(lián)想功能，因?yàn)槿斯さ纳窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)大的容錯(cuò)性優(yōu)點(diǎn)，單從自動(dòng)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(jié)語

未來的機(jī)械發(fā)展必然遵循的是可持續(xù)性發(fā)展原則，現(xiàn)有的各種工程機(jī)械產(chǎn)品也將被更新?lián)Q代，工程機(jī)械結(jié)構(gòu)部件的焊接工藝水平必然不斷提升。但是當(dāng)下我國的工程機(jī)械行業(yè)使用的焊接方式還是人工式，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，且產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證。所以機(jī)器人焊接技術(shù)的使用，大大的提升了產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，此項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)為我國工業(yè)裝備制造水平的提升打下了良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳城洋.工程機(jī)械典型接頭的弧焊機(jī)器人焊接技術(shù)研究[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2014，19：114+109.

[2]熊爍.弧焊機(jī)器人控制技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].華中科技大學(xué)，2012.

[3]辛海波.焊接機(jī)器人在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架焊接中的應(yīng)用研究[D].上海交通大學(xué)，2010.