焊接機器人的發展現狀與趨勢

吳高鋒

（包頭機械工業職業學校，內蒙古 包頭 014060）

隨著現代工業的高速發展，機器人的應用已成為自動化程度的重要標志之一。焊接機器人也快速應用于生產中，在改善勞動者的生產環境、提高生產效率、提升焊接質量方面都得到了充分的體現。但是，焊接機器人在離線仿真編程、加工精度、焊接工藝的研究等方面還需進一步提升發展。

一、焊接機器人加工的優勢

（一）加工質量高，穩定性好

焊接機器人加工質量以數值的形式反映出來，取決于加工工藝的制定及設備的精度。而且，機器人焊接還可以在加工前進行跟蹤運行，提前感知焊接過程中可能會出現的質量問題，并加以解決。這一點手工焊接是不能完全實施的，而且對于手工焊接，焊接機器人與加工過程中的人為因素無關，而這也正是影響手工焊接質量的主要原因。

（二）提高勞動生產率

與手工焊接相比，可以在惡劣的工作環境下工作，焊接機器人加工是提高生產效率的有效方法。

（三）改善工作環境

焊接機器人加工大幅度減輕勞動強度，工作環境得到改善。

二、我國機器人的發展現狀

在我國目前人們對于機器人的期望值不是很高，出現了普遍的產品滯銷等問題。盡管機器人的技術和功能還有實用在實際中有很大的差距，但是，不能否定的是，機器人將是推動未來經濟發展的一項重要工具。在2016 的達沃斯論壇中提出了機器人將是一個工業革命新的開始，同時也有報告研究證明，機器人將帶給我們的不僅僅是超高的經濟效益，也是推動國家發展的有利條件。因此，全國各地都有制定和發展機器人的計劃，對此，在中國也不例外。

（一）機器人焊接工藝

焊接機器人常用的焊接方法有氣體保護焊、鎢極氬氣保護焊、等離子弧焊以及激光焊。目前，國外弧焊機器人操作工藝采用高速及高效氣體保護焊接工藝，如雙絲氣體保護焊、熱絲TIG 焊、熱絲等離子焊等先進的工藝方法，這些工藝方法不但可以有效地保證優良的焊接接頭，還可以使焊接速度和熔敷效率提高數倍至幾十倍。國內在這些方面也有一定的研究，如需提高焊接機器人加工質量，焊接工藝的研究也是一項重要的課題。

（二）焊接機器人仿真

機器人焊接仿真技術在教學過程中優勢頗多，在仿真過程中使用機器人理論和CAD/CAM 等技術，以動畫形式呈現出來，再對機器人進行控制，實現焊接機器人加工的真實環境仿真模擬，自動生成加工程序，加工工件，并對過程進行評判。目前，焊接機器人離線仿真編程在企業生產中已初具規模。但是，還亟需進一步的推廣和使用，特別是高技能人才培養的職業院校，焊接機器人模擬仿真在教學上的推廣應用勢在必行。

（三）焊接機器人定位精度問題有待解決

焊接機器人作為高精度的機械加工設備，雖然近幾年已經有了一定程度的改善，但是還存在重復定位精度高，而絕對定位精度低的問題，如果要提高重復定位精度需要對硬件本身進行研發改進，而絕對定位精度則可以通過標定等方法對機器人控制器中的參數進行修正，以提高機器人的位姿精度，隨著離線編程的興起，提高焊接機器人的絕對定位精度顯得尤為重要。

三、提高焊接機器人焊接質量措施

（一）機器人工作中的實時監測

由于一些不確定性因素，機器人在焊接過程中的焊縫會產生某些缺陷，影響到工件的整體焊接質量。特別是在多層多道焊的打底焊時容易產生氣孔和未熔合缺陷，影響到后續的焊縫質量，嚴重的是由于后續焊縫遮蓋了打底層焊縫，使得底層焊縫的缺陷不容易被發現，只有通過無損探傷的方法進行檢測，因此，在機器人焊接過程中的實時監測成為一道不可缺少的工序。

（二）焊接設備的定期清理

焊接機器人與普通焊接設備一樣，需定期進行清理，特別是槍嘴的清理對焊接機器人的焊接質量起著重要作用，如果槍嘴堵塞，容易產生氣孔缺陷。

（三）焊后工件焊縫的檢查

機器人焊接的焊縫，常見的缺陷有：焊偏、咬邊、氣孔、焊穿等。通過對已完成焊縫的檢查，可以逐步改進焊接各工序，避免出現焊接缺陷。

（四）焊接夾具的合理性

機器人焊接夾具應具有必須的強度，還要考慮不影響機器人焊接和裝夾的靈活性及簡易性。夾具固定被焊工件使其在焊接后能滿足尺寸公差和形位公差要求，還應滿足自動化焊接要求。夾具設計不合理，將影響到焊接的連續性，會出現焊接接頭過多，降低生產效率。目前可通過離線編程技術進行模擬，提前發現夾具設計的缺陷便于改進。

（五）合適的焊接變位器

焊接變位器通常在設備選型時確定，它直接決定了所焊部件的自身質量及尺寸、焊縫類型、焊接位置，是影響生產效率的關鍵性因素之一。焊接變位器要保證工件在焊接中焊縫盡可能在船形位置，以便于焊接。

（六）焊接程序的合理性

編制焊接程序的合理與否直接決定了機器人的焊接質量，特別是雙絲焊的焊接程序對焊接質量影響較大，尤其以 IGM 焊接機器人雙絲焊更為突出。因此，編制的焊接程序要盡量減小對焊接質量的不利影響，既要保證焊接質量，還要提高生產效率。

四、結論

當代信息工業3.0廣泛應用電子與信息技術，使制造過程自動化控制程度進一步提高，生產效率、良品率、分工合作、設備的有效使用都得到了前所未有的提高，企業大量采用由PC、PLC 等真正電子、信息技術自動化控制的機械設備進行生產。由此可見，機器正在逐步替代人類作業。在生產應用中經過對上述關鍵因素的控制，機器人的焊接質量得到了有效保證，焊縫返修率明顯降低，提高了合格率和生產效率，滿足了生產需求。