工业机器人自动焊接系统应用与焊接质量控制

杨秀文，钟熀文

（广东松山职业技术学院，广东韶关 512126）

随着工业经济领域的战略转型和技术升级，工业机器人应用技术越来越广泛的应用于各行各业，其中工业机器人焊接技术就是典型应用之一，随着现代制造业的发展，焊接自动化、工业机器人、自动化控制系统的发展已经成为必要趋势，焊接技术正在经历从传统的手工技术作业发展成为现代科学制造，越来越多的加工制造业用焊接机器人来实现焊接工艺，焊接机器人的应用极大的保护了人们的安全[1]。

1 机器人焊接系统的硬件连接

一个完整的工业机器人弧焊系统由工业机器人、焊枪、焊机、送丝机、焊丝、焊丝盘、气瓶、烟雾净化系统或者烟雾净化过滤机等组成。机器人焊接系统单元间的连接包括焊机和送丝机、焊机和焊接工作台、焊机和加热器、送丝机和机器人工控柜、焊枪和送丝机、气瓶和送丝机气管等的连接。设备连接如图1所示[2]。

图1 设备连接示意图

2 机器人焊接系统参数调节与设置

2.1 送丝轮压力调节

系统安装连接完成后应根据工艺要求调整送丝轮、气瓶压力以及焊丝盘的盘制动力。送丝机构为四轮双驱，送丝压力刻度位于压力手柄上，对于不同材质及直径的焊丝应设置不同的压力刻度，不同材质、焊丝直径与压力的关系如表1及图2所示。焊接过程中实际的压力调节规范必须根据焊枪电缆长度、焊枪类型、送丝条件和焊丝类型作相应的调整。图2中类型1适合硬质焊丝，如实芯碳钢、不锈钢焊丝。类型2适合软质焊丝，如铝及其合金。类型3适合药芯焊丝[2]。

表1 焊丝材质、直径、送丝轮类型与压力刻度关系表

图2 送丝轮类型

2.2 气瓶流量调节

气瓶流量和焊接方式、板厚、焊丝直径等有关，应合理确定气压流量。在流量调节前打开气瓶手动开关阀按一下送丝机的气检按钮，，在送气期间，旋转流量调节旋钮使浮球处于预设定流量的刻度位置，流量调节完成后，可再次按下气检按钮停止送气。

2.3 焊机面板参数设置

焊机的功能选择和参数设定通过焊机的控制面板完成，焊接面板参数设置的操作流程首先依次选择焊接方法、工作模式、焊丝直径、焊丝材料，然后利用调节旋钮和参数选择键进行其他参数的调整，例如焊脚、板厚、焊接速度、焊接电流、焊接电压、电弧力/电弧挺度和弧长修正等。为了达到理想的焊接效果，必须合理的设置焊接各项隐含参数，如回烧时间、提前送气时间、滞后关气时间等。如果焊机电压和电流由机器人给定则无需设置焊接电流和焊接电压（此时隐含参数P09（近控有无）必须设置为OFF）。

3 机器人焊接系统示教及编程

焊接工作既可以利用机器人示教器本地操作来完成，又可以由PLC远程控制完成。为了保证焊接的正常进行及焊接机器人与PLC之间的通讯，除了完成机器人通用示教工作和编制PLC控制程序外，还必需完成机器人焊接系统焊接参数设置及机器人、PLC、焊机系统的关联设置，如表2、表3所示。

表2 PLC和机器人联络信号定义

表3 机器人和焊接联络信号定义

机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 机器人自动焊接系统PLC控制

机器人自动焊接系统在远程控制模式下，机器人选择自动模式，系统就绪情况下，通过PLC系统能够实现自动焊接控制。启动按钮，系统运行，机器人程序启动，在运行过程中若按下暂停按钮机器人应暂停运行，再次按下启动按钮，机器人继续运行，若急停按钮动作，系统应立即停止运行，须按复位按钮，清除机器人急停信号。机器人回到工作原点后，系统才可以再次启动。本系统采用三菱FX-3U实训PLC控制，PLC具体I/O分配见表4，PLC控制程序如图3所示。

表4 I/O分配表

5 焊接质量控制

使用压力手柄调节送丝轮压力，应使焊丝均匀的送进导管，并要允许焊丝从导电嘴出来时有一点摩擦力，不致引起在送丝轮上打滑，注意过大的压力会造成焊丝被压扁，镀层被破坏，并会造成送丝轮磨损过快和送丝阻力增大。完成焊机面板参数设置后要根据实际焊接弧长微调电压旋钮，使电弧处在脉冲声音中稍微夹杂短路的声音，达到良好的焊接效果。在焊接过程中应保持焊枪向焊接行进相反方向倾斜0°～10°的“前进法”焊接方法，使气体保护效果较好。

在焊接过程中如果发现有焊接气孔等出现，要检查焊接参数设置是否合适，焊接工件是否清洁，送丝机送丝是否稳定等，并应及时清理焊枪。如果出现焊接咬边现象要及时调整焊接参数和焊枪角度；如果经常性出现焊偏现象则要对机器人零位置进行校正[3]。

6 结束语

机器人焊接系统既能够通过示教器进行示教编程焊接，也能进行远程控制焊接。将PLC技术、工业机器人技术和自动焊接技术合理运用于焊接领域，使焊接技术从传统的手工作业发展成为现代科学制造，不仅提高了生产效率，更大大改善了劳动者的工作环境，是焊接自动化技术必然的发展趋势。

［1］陈善本，吕娜.焊接智能化与智能焊接机器人技术研究进展［J］.电焊机，2013（5）：28-36.

［2］亚龙YL-399A型工业机器人实训考核装备基础培训资料 ［Z］.浙江亚龙教育装备股份有限公司，2014.

［3］刘佰林，赵磊，杨智超，等.机器人焊接过程中焊接质量控制的要素［J］.房地产导刊，2014（17）：104.