工程機械典型接頭的弧焊機器人焊接技術分析

李森

【摘? 要】科學技術的創新與革命不僅可以為我國工程機械制造業的發展創造有利的條件，同時也能夠進一步提升工程機械產品的生產效率與焊接質量。在這種背景下，工程機械制造企業就應該將具備焊接技術的弧焊機器人廣泛的應用到各種產品的焊接生產環節當中，盡量減少環境與人為等因素對機械產品焊接質量的影響。為此，本文章就以工程機械典型接頭為例，對弧焊機器人的焊接技術進行了全面的探究。

【關鍵詞】工程機械;典型接頭;弧焊機器人;焊接技術

引言

通常來講，焊接結構在工程機械的整體重量中可以占到50%-70%，這也就從側面決定了焊接質量對于工程機械的重要性。焊接質量不僅會在一定程度上影響到工程機械焊接結構整體的穩定性與機械性能，同時也會直接影響到工程機械的使用壽命。基于此，焊接人員在應用弧焊機器人的過程中，要充分考慮工程機械典型接頭的總體特征，并在原有的基礎上進一步強化弧焊機器人焊接技術的深入研究，進而全面提高我國現階段的焊接技術水平。

1. 機器人與焊機的通訊

1.1機器人與焊機的通訊

在現階段，國內焊接加工領域中所用到的焊接機器人大致分為三種，包括國產、日產以及歐產，其中被稱為機器人四大家族的發那科、安川、ABB以及庫卡已成為機器人市場的主流品牌。焊接機器人所應用到的領域較廣，例如汽車加工、工程機械制造、橋梁以及船舶的建造等。目前，汽車行業焊接加工生產線多采用機器人進行點焊、弧焊，而工程機械、船舶等行業基本是以氣體保護焊為主。

焊接電源方面，根據產品價格及性能的不同可以分為高端市場如Fronius，中端市場如美國的林肯以及低端市場如麥格米特、米勒等。在不同的應用場景下選擇合適的焊機是非常重要的，比如在重工行業中、厚板焊接中，為提高焊接效率，可以選擇Fronius或者林肯的雙絲焊，為了降低雙絲焊焊接飛濺可以選用Fronius的CMT功能;又如在使用過程中對焊接沒有特殊要求，同時又要減少整體預算的，可以選擇有價格優勢的米勒、麥格米特等品牌。不同品牌的焊機都有自己的通訊接口，大部分焊機都會支持通用的DeviceNet或者EtherNet通訊接口，林肯焊機則擁有自己專用的ArcLink通訊模式，相比于DeviceNet，它具有更高、更穩定的通訊性能。為了使機器人能夠實現焊接功能，并且最大限度的適配不同品牌的焊機，就需要機器人系統不僅配備通用的通訊接口，還要為特定品牌的焊機配備專用的通訊模式。

1.2調整焊接參數操作的便捷性

調整焊接參數操作的便捷性主要是從如下兩大方面來實現：一方面，要根據焊接的情況設置好對應參數，例如焊接接頭型式、坡口型式、焊件厚度、坡口角度等，然后在焊接專家數據庫中進行查詢，如果找到了滿足全部要求的工藝規范參數，則將其推薦給用戶。另一方面，如果在數據庫中沒有找到合適的工藝規范參數，這時再把數據庫中的樣本數據引入神經網絡模型進行訓練并推理求解，以此來可大大提升調整焊接參數操作的便捷性。

2.焊接尋位技術

在具體應用中，多數弧焊機器人的內部結構中都會攜帶一個尋位裝置，該裝置不僅具有較高的準確性，同時具備一定的靈敏度。基于此，焊接機器人在實際焊接工作中，由于其會與各種工件進行頻繁與密切的接觸，因此就不可避免會因其內部電壓壓力過小而導致瞬間短路的情況發生。針對這種狀況，尋位裝置就可以發揮其自身的優勢與特點，可以通過對短路現象的記憶進行判別，協助弧焊機器人在最短的時間內，高效、精準的計算出焊縫的三維坐標，并在此基礎上對焊槍位置實施合理的優化。并能夠結合坐標上的相關點實施科學的計算，進而進一步對焊槍的位置進行優化。

焊接人員只需一次確定與糾正焊槍的位置，并將尋位偏差疊加到相應點位即可準確地判斷典型接頭焊縫的起始點位置，優化焊接環境，創造有利的焊接條件。在這一過程中，焊接工作人員需要注意，在對工程機械典型接頭焊接起始點位置進行正式的判斷之前，焊接機器人要先自動清理焊槍的內部，根據實際情況來修整焊絲的干伸長長度，一旦確定則不可變更，這主要是因為當工程機械典型接頭焊接起始點位置確定后，再實施后續的焊接操作，若隨意更改焊絲伸出長度，就極有可能會導致焊縫起始點位置出現不同程度的偏移。

3.智能跟蹤技術

3.1電弧傳感技術

在科學技術不斷變革的背景下，我國現傳感器技術的各項功能也得到了進一步的豐富與完善，整體功能性也越來越強。最初，傳感器技術僅僅局限于利用單純的信號來變換元件，但隨著傳感器技術的不斷成熟與完善，傳感器就能夠實現對信號的特定處理了。尤其是工程機械焊接領域，傳感技術的應用優勢典型表現在弧焊機器人的焊接技術方法。與此同時，在弧焊電弧的輔助作用下，電弧傳感技術可以更加準確與全面的收集焊縫位置偏差信號，為此，其在工程機械典型接頭焊接中的實效性優勢也越來越突出。另外，在上述過程中，電弧傳感技術無需輔助裝置的幫助就可以有效增強焊接過程的準確性，因此其焊接自動化的成本要求相對較低，十分符合中小型工程機械制造企業對于焊接作業的需求，已經得到了國內外焊接專業與技術人員的高度認可。

3.2智能跟蹤技術

科技發展給我國帶來的并不只有國民經濟水平的提升，同時也更好的完善了我國的神經網絡技術，發展了我國模糊數學在自動弧焊技術中的應用，具體表現為弧焊機器人的智能跟蹤技術，該技術能夠明顯減少弧焊技術對工件形態的多方面的負面影響。這一優勢主要是因為弧焊機器人的跟蹤過程可以產生一系列記憶數據，再通過學習、記憶與聯想等功能的聯合作用下，弧焊機器人可以借助視覺模糊識別來做出更加準確的判斷，進而能夠進一步提升與優化工程機械典型接頭的焊接質量。另外，相關工作人員要根據焊接形狀，結合跟蹤點的實際數量與具體位置來進行智能跟蹤判斷[3]。例如，在開展直線焊接作業時，焊接人員要根據焊接環境與條件選擇兩個較為合理的跟蹤點即可;在開展圓弧形狀焊接作業時，焊接人員就要根據實際情況合理選取3 個或者是3 個以上的跟蹤點;在圓弧擺動焊接環節中，要想進一步提高焊接質量，焊接人員就要選擇5個及以上的動態跟蹤點。

總的來說，弧焊機器人具備上述幾種焊接技術就可以充分滿足我國現階段工程機械典型接頭的具體焊接要求，但在實際應用中也需要注意如下這一問題：在開展焊接作業時，由于我國工程機械典型接頭的形式具有多樣性（例如角接、對接、搭接與T 型接），工件厚度與結構存在差異，焊接參數的具體數值也明顯不同。為此，在實際焊接作業中，焊機工作人員要根據實際情況來合理設置弧焊機器人的焊接參數。

4.結束語

總而言之，在當前背景下，工程機械制造企業要充分重視弧焊機器人在典型接頭焊接工作中的應用，加大對弧焊機器人焊接技術的研究，以此來有效提升工程機械的焊接質量與焊接效率。在此基礎上，焊接技術人員要不斷對工程機械典型接頭的特征進行分析與總結，以此來為弧焊機器人焊接技術的優化提供可靠的參考依據，以便我國工程機械焊接技術早日實現智能化的發展目標，大大提升工程機械制造行業的自動化焊接水平。

參考文獻

[1]張隨丹.影響弧焊機器人焊接質量的關鍵因素[J].上海交通大學學報，2016，50（S1）：47-50.

[2]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.

[3]蘭虎，陶祖偉，菅曉霞.工程機械典型接頭的弧焊機器人焊接技術[J].實驗室研究與探索，2012，31（02）：15-18+53.