工業機器人自動焊接系統應用與焊接質量控制

楊秀文，鐘熀文

（廣東松山職業技術學院，廣東韶關 512126）

隨著工業經濟領域的戰略轉型和技術升級，工業機器人應用技術越來越廣泛的應用于各行各業，其中工業機器人焊接技術就是典型應用之一，隨著現代制造業的發展，焊接自動化、工業機器人、自動化控制系統的發展已經成為必要趨勢，焊接技術正在經歷從傳統的手工技術作業發展成為現代科學制造，越來越多的加工制造業用焊接機器人來實現焊接工藝，焊接機器人的應用極大的保護了人們的安全[1]。

1 機器人焊接系統的硬件連接

一個完整的工業機器人弧焊系統由工業機器人、焊槍、焊機、送絲機、焊絲、焊絲盤、氣瓶、煙霧凈化系統或者煙霧凈化過濾機等組成。機器人焊接系統單元間的連接包括焊機和送絲機、焊機和焊接工作臺、焊機和加熱器、送絲機和機器人工控柜、焊槍和送絲機、氣瓶和送絲機氣管等的連接。設備連接如圖1所示[2]。

圖1 設備連接示意圖

2 機器人焊接系統參數調節與設置

2.1 送絲輪壓力調節

系統安裝連接完成后應根據工藝要求調整送絲輪、氣瓶壓力以及焊絲盤的盤制動力。送絲機構為四輪雙驅，送絲壓力刻度位于壓力手柄上，對于不同材質及直徑的焊絲應設置不同的壓力刻度，不同材質、焊絲直徑與壓力的關系如表1及圖2所示。焊接過程中實際的壓力調節規范必須根據焊槍電纜長度、焊槍類型、送絲條件和焊絲類型作相應的調整。圖2中類型1適合硬質焊絲，如實芯碳鋼、不銹鋼焊絲。類型2適合軟質焊絲，如鋁及其合金。類型3適合藥芯焊絲[2]。

表1 焊絲材質、直徑、送絲輪類型與壓力刻度關系表

圖2 送絲輪類型

2.2 氣瓶流量調節

氣瓶流量和焊接方式、板厚、焊絲直徑等有關，應合理確定氣壓流量。在流量調節前打開氣瓶手動開關閥按一下送絲機的氣檢按鈕，，在送氣期間，旋轉流量調節旋鈕使浮球處于預設定流量的刻度位置，流量調節完成后，可再次按下氣檢按鈕停止送氣。

2.3 焊機面板參數設置

焊機的功能選擇和參數設定通過焊機的控制面板完成，焊接面板參數設置的操作流程首先依次選擇焊接方法、工作模式、焊絲直徑、焊絲材料，然后利用調節旋鈕和參數選擇鍵進行其他參數的調整，例如焊腳、板厚、焊接速度、焊接電流、焊接電壓、電弧力/電弧挺度和弧長修正等。為了達到理想的焊接效果，必須合理的設置焊接各項隱含參數，如回燒時間、提前送氣時間、滯后關氣時間等。如果焊機電壓和電流由機器人給定則無需設置焊接電流和焊接電壓（此時隱含參數P09（近控有無）必須設置為OFF）。

3 機器人焊接系統示教及編程

焊接工作既可以利用機器人示教器本地操作來完成，又可以由PLC遠程控制完成。為了保證焊接的正常進行及焊接機器人與PLC之間的通訊，除了完成機器人通用示教工作和編制PLC控制程序外，還必需完成機器人焊接系統焊接參數設置及機器人、PLC、焊機系統的關聯設置，如表2、表3所示。

表2 PLC和機器人聯絡信號定義

表3 機器人和焊接聯絡信號定義

機器人焊接示例程序如下：

PROCMAIN()

MoveAbsJjpos10NoEOffs,v200,z50,tool1;

MoveL p10,v100,z50,tool1;

MoveJp20,v100,z50,tool1;

ArcLstart p30,v5,seam1,weld1,fine,tool1;

ArcL p40,v5,seam1,weld1,fine,tool1;

ArcLEnd p50,v5,seam1,weld1,fine,tool1;

MoveJp60,v100,z50,tool1;

PulseDOPLength∶=1,DO10_4;

ENDPROC

4 機器人自動焊接系統PLC控制

機器人自動焊接系統在遠程控制模式下，機器人選擇自動模式，系統就緒情況下，通過PLC系統能夠實現自動焊接控制。啟動按鈕，系統運行，機器人程序啟動，在運行過程中若按下暫停按鈕機器人應暫停運行，再次按下啟動按鈕，機器人繼續運行，若急停按鈕動作，系統應立即停止運行，須按復位按鈕，清除機器人急停信號。機器人回到工作原點后，系統才可以再次啟動。本系統采用三菱FX-3U實訓PLC控制，PLC具體I/O分配見表4，PLC控制程序如圖3所示。

表4 I/O分配表

5 焊接質量控制

使用壓力手柄調節送絲輪壓力，應使焊絲均勻的送進導管，并要允許焊絲從導電嘴出來時有一點摩擦力，不致引起在送絲輪上打滑，注意過大的壓力會造成焊絲被壓扁，鍍層被破壞，并會造成送絲輪磨損過快和送絲阻力增大。完成焊機面板參數設置后要根據實際焊接弧長微調電壓旋鈕，使電弧處在脈沖聲音中稍微夾雜短路的聲音，達到良好的焊接效果。在焊接過程中應保持焊槍向焊接行進相反方向傾斜0°～10°的“前進法”焊接方法，使氣體保護效果較好。

在焊接過程中如果發現有焊接氣孔等出現，要檢查焊接參數設置是否合適，焊接工件是否清潔，送絲機送絲是否穩定等，并應及時清理焊槍。如果出現焊接咬邊現象要及時調整焊接參數和焊槍角度；如果經常性出現焊偏現象則要對機器人零位置進行校正[3]。

6 結束語

機器人焊接系統既能夠通過示教器進行示教編程焊接，也能進行遠程控制焊接。將PLC技術、工業機器人技術和自動焊接技術合理運用于焊接領域，使焊接技術從傳統的手工作業發展成為現代科學制造，不僅提高了生產效率，更大大改善了勞動者的工作環境，是焊接自動化技術必然的發展趨勢。

［1］陳善本，呂娜.焊接智能化與智能焊接機器人技術研究進展［J］.電焊機，2013（5）：28-36.

［2］亞龍YL-399A型工業機器人實訓考核裝備基礎培訓資料 ［Z］.浙江亞龍教育裝備股份有限公司，2014.

［3］劉佰林，趙磊，楊智超，等.機器人焊接過程中焊接質量控制的要素［J］.房地產導刊，2014（17）：104.