隨著(zhù)制造業(yè)勞動(dòng)成本的上漲，機器人產(chǎn)品價(jià)格的不斷下降，人們更加追求更舒適的工作條件，機器人的應用每...

隨著(zhù)制造業(yè)勞動(dòng)成本的上漲，機器人產(chǎn)品價(jià)格的不斷下降，人們更加追求更舒適的工作條件，機器人的應用每年遞增。

工業(yè)機器人由操作機 （機械本體）、控制器、伺服驅動(dòng)系統和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設備，特別適合于多品種變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著(zhù)十分重要的作用。

工業(yè)機器人

自從20世紀60年代初，人類(lèi)創(chuàng )造了第一臺工業(yè)機器人以后，工業(yè)機器人就顯示出它極大的生命力，在短短40多年的時(shí)間中，工業(yè)機器人技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，工業(yè)機器人已在工業(yè)發(fā)達國家的生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。目前，工業(yè)機器人已廣泛應用于汽車(chē)及汽車(chē)零部件制造業(yè)、機械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、食品工業(yè)、木材與家具制造業(yè)等領(lǐng)域中。在工業(yè)生產(chǎn)中，焊接機器人、裝配機器人、噴涂機器人及搬運機器人等工業(yè)機器人都已被大量采用。本文以下重點(diǎn)介紹焊接機器人。

焊接機器人

焊接機器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機器人，它主要包括機器人和焊接設備兩部分。其中，機器人由機器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成；而焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源（包括其控制系統）、送絲機（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對于智能機器人，還應配有傳感系統，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。

1、點(diǎn)焊機器人的特點(diǎn)

由于采用了一體化焊鉗，焊接變壓器裝在焊鉗后面，所以點(diǎn)焊機器人的變壓器必須盡量小型化。對于容量較小的變壓器可以用50Hz工頻交流，而對于容量較大的變壓器，工業(yè)上已經(jīng)開(kāi)始采用逆變技術(shù)把50Hz工頻交流變?yōu)?00～700Hz交流，使變壓器的體積減少、減輕。變壓后可以直接用600～700Hz交流電焊接，也可以再進(jìn)行二次整流，用直流電焊接，焊接參數由定時(shí)器調節。目前，新型定時(shí)器已經(jīng)微機化，因此機器人控制柜可以直接控制定時(shí)器，無(wú)需另配接口。點(diǎn)焊機器人的焊鉗，用電伺服點(diǎn)焊鉗，焊鉗的張開(kāi)和閉合由伺服電機驅動(dòng)，碼盤(pán)反饋，使焊鉗的張開(kāi)度可以根據實(shí)際需要任意選定并預置，而且電極間的壓緊力也可以無(wú)級調節。

電伺服點(diǎn)焊鉗具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）每個(gè)焊點(diǎn)的焊接周期可大幅度降低，因為焊鉗的張開(kāi)程度是由機器人精確控制的，機器人在點(diǎn)與點(diǎn)之間的移動(dòng)過(guò)程，焊鉗就可以開(kāi)始閉合；而焊完一點(diǎn)后，焊鉗一邊張開(kāi)，機器人就可以一邊位移，不必等機器人到位后，焊鉗才閉合或焊鉗完全張開(kāi)后機器人再移動(dòng)。

（2）焊鉗張開(kāi)度可以根據工件的情況任意調整，只要不發(fā)生碰撞或干涉，可盡可能減少張開(kāi)度，以節省焊鉗開(kāi)度，節省焊鉗開(kāi)合所占的時(shí)間。

（3） 焊鉗閉合加壓時(shí)，不僅壓力大小可以調節，而且在閉合時(shí)兩電極是輕輕閉合，可減少撞擊變形和噪聲。

2、弧焊機器人的特點(diǎn)

弧焊機器人多采用氣體保護焊方法（MAG、MIG、TIG），通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都可以裝到機器人上作電弧焊。由于機器人控制柜采用數字控制，而焊接電源多為模擬控制，所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個(gè)接口。

近年來(lái)，國外機器人生產(chǎn)廠(chǎng)都有自己特定的配套焊接設備，在這些焊接設備內已經(jīng)插入相應的接口板，所以弧焊機器人系統中并沒(méi)有附加接口箱。應該指出的是，在弧焊機器人工作周期中，電弧時(shí)間所占的比例較大，因此在選擇焊接電源時(shí)，一般應按持續率100％來(lái)確定電源的容量。送絲機構可以裝在機器人的上臂上，也可以放在機器人之外，前者焊槍到送絲機之間的軟管較短，有利于保持送絲的穩定性，而后者軟管校長(cháng)，當機器人把焊槍送到某些位置，使軟管處于多彎曲狀態(tài)，會(huì )嚴重影響送絲的質(zhì)量，所以送絲機的安裝方式一定要考慮保證送絲穩定性的問(wèn)題。

3、焊接機器人應用中存在的問(wèn)題和解決措施

（1) 出現焊偏問(wèn)題：可能為焊接的位置不正確或焊槍尋找時(shí)出現問(wèn)題。這時(shí)，要考慮TCP(焊槍中心點(diǎn)位置)是否準確，并加以調整。如果頻繁出現這種情況就要檢查一下機器人各軸的零位置，重新校零予以修正。

（2) 出現咬邊問(wèn)題：可能為焊接參數選擇不當、焊槍角度或焊槍位置不對，可適當調整。

（3) 出現氣孔問(wèn)題：可能為氣體保護差、工件的底漆太厚或者保護氣不夠干燥，進(jìn)行相應的調整就可以處理。

（4) 飛濺過(guò)多問(wèn)題：可能為焊接參數選擇不當、氣體組分原因或焊絲外伸長(cháng)度太長(cháng)，可適當調整機器功率的大小來(lái)改變焊接參數，調節氣體配比儀來(lái)調整混合氣體比例，調整焊槍與工件的相對位置。

（5) 焊縫結尾處冷卻后形成一弧坑問(wèn)題：可編程時(shí)在工作步中添加埋弧坑功能，可以將其填滿(mǎn)。

4、在焊接過(guò)程中，機器人系統常見(jiàn)的故障

（1) 發(fā)生撞槍?zhuān)嚎赡苁怯捎诠ぜM裝發(fā)生偏差或焊槍的TCP不準確，可檢查裝配情況或修正焊槍TCP。

（2) 出現電弧故障，不能引?。嚎赡苁怯捎诤附z沒(méi)有接觸到工件或工藝參數太小，可手動(dòng)送絲，調整焊槍與焊縫的距離，或者適當調節工藝參數。

（3) 保護氣監控報警：冷卻水或保護氣供給存有故障，檢查冷卻水或保護氣管路。

5. 焊接機器人的編程技巧

（1) 選擇合理的焊接順序，以減小焊接變形、焊槍行走路徑長(cháng)度來(lái)制定焊接順序。

（2) 焊槍空間過(guò)渡要求移動(dòng)軌跡較短、平滑、安全。

（3) 優(yōu)化焊接參數，為了獲得最佳的焊接參數，制作工作試件進(jìn)行焊接試驗和工藝評定。

（4) 采用合理的變位機位置、焊槍姿態(tài)、焊槍相對接頭的位置。工件在變位機上固定之后，若焊縫不是理想的位置與角度，就要求編程時(shí)不斷調整變位機，使得焊接的焊縫按照焊接順序逐次達到水平位置。同時(shí)，要不斷調整機器人各軸位置，合理地確定焊槍相對接頭的位置、角度與焊絲伸出長(cháng)度。工件的位置確定之后，焊槍相對接頭的位置必須通過(guò)編程者的雙眼觀(guān)察，難度較大。這就要求編程者善于總結積累經(jīng)驗。

（5) 及時(shí)插入清槍程序，編寫(xiě)一定長(cháng)度的焊接程序后，應及時(shí)插入清槍程序，可以防止焊接飛濺堵塞焊接噴嘴和導電嘴，保證焊槍的清潔，提高噴嘴的壽命，確?？煽恳?、減少焊接飛濺。

（6) 編制程序一般不能一步到位，要在機器人焊接過(guò)程中不斷檢驗和修改程序，調整焊接參數及焊槍姿態(tài)等，才會(huì )形成一個(gè)好程序。

結束語(yǔ)

隨著(zhù)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現焊接產(chǎn)品制造的自動(dòng)化、柔性化與智能化已成為必然趨勢。目前，采用機器人焊接已成為焊接自動(dòng)化技術(shù)現代化的主要標志。焊接機器人由于具有通用性強、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，受到了人們越來(lái)越多的重視。