弧焊机器人教学应用中常见问题分析

黄新然

摘 要：焊接机器人是随着现代制造业的快速发展诞生的一种高效、稳定、优质的焊接技术，是自动化、智能化高效焊接制造的典型代表。在焊接机器人的使用及教学过程中发现，因操作人员等因素的影响焊接机器人的焊接质量不稳定，在焊接过程中容易出现焊偏、焊穿、焊缝尺寸不符合要求等问题。本文以弧焊机器人为例，总结了焊接机器人应用中常见的问题及技术难点，并对未来焊接机器人的发展趋势进行了概括。

关键词：弧焊机器人；常见问题；智能化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.183

随着现代制造业的快速发展，焊接作为现代制造业中重要的材料成形和加工技术，逐步向自动化、智能化高效焊接制造发展。机器人焊接就是自动化、智能化高效焊接技术的典型代表。

焊接机器人的出现在一定程度上取代了焊接工人的劳动，使焊接工人从高强度的劳动、恶劣的作业条件中解脱，同时在一定程度上提高了焊接的效率和焊接产品的质量。但在对弧焊机器人应用的实际教学过程中发现，在弧焊机器人的使用过程中会因为方法、材料、操作人员及设备等因素出现一些影响焊接效果的问题，要想使焊接机器人真正实现高效、稳定、优质的焊接是存在一定难度的。本文就弧焊机器人使用过程中出现的问题进行概括总结，并提出相应的对策。

1 弧焊机器人焊接常见的问题

学院现在进行教学用的Panasonic弧焊机器人，在该弧焊机器人的应用教学过程中发现，该弧焊机器人在焊接过程中容易出现如下问题：

（1）焊偏。焊偏是机器人在焊接的过程中，实际焊接的焊缝偏离预定轨迹或待焊焊缝中心的情况，如直线焊缝焊歪，以及圆弧焊缝不规整等。焊偏的焊缝不符合质量要求，质量要求不高的产品可以将焊缝打磨重焊，但打磨重焊严重影响工作效率、增大劳动强度；而质量要求高的产品若出现焊偏则直接导致产品报废，使工作效率降低，同时造成资源和材料的浪费。

（2）焊穿。焊穿是在机器人的焊接過程中某些熔融金属从焊缝背面漏出或是工件直接被熔穿形成孔洞的情况。

（3）气孔。气孔是机器人焊接结束后，在焊缝的外表面或者内部形成的空穴。气孔的出现将会影响焊缝的致密性，产生应力集中，降低焊缝的韧性、强度和承载能力，影响焊缝质量。

（4）未焊透和未融合。未焊透和未融合是机器人焊接过程中母材金属未与焊缝层金属熔透或母材金属未熔化、焊缝金属未完全进入焊接接头根部的现象。未融合和未焊透的产生会影响焊缝的抗疲劳强度、质量及使用寿命，影响焊接质量。

（5）焊缝尺寸不符合要求。焊缝尺寸不符合要求指的是机器人焊接完成后焊缝的宽度、厚度及焊缝余高不符合产品设计要求。焊缝尺寸不符合要求使得焊缝外观或强度及承载能力不能满足产品要求，影响焊件质量。

2 弧焊机器人焊接常见问题原因分析

影响焊接机器人焊接质量和效率的因素有焊接工艺方法、工件材料、操作人员技术水平及设备条件等。

机器人自诞生以来经历了示教再现编程、离线编程和自主编程三个阶段。目前应用较多的是示教再现编程，工业机器人的示教主要有在线示教和离线示教两种方式。在线示教，操作者直接控制机器人运动，记录机器人的作业点并插入所需的机器人命令来完成程序的编制；离线示教，操作者不对实际作业机器人进行操作，而是在离线编程系统或模拟环境完成编程，生成示教数据，然后通过PC机间接对机器人控制柜进行示教[1]。

Panasonic TA1400弧焊机器人应用的是在线示教—再现编程手段，这一类型的机器人尚未实现智能化，不具备对焊件装配误差、焊接过程中发生热变形等情况进行自动处理的能力，因而此类型机器人的焊接对焊枪的运动轨迹有着严格的精度要求，焊枪姿态需要在整个焊接轨迹上进行连续的调整[2]，这种情况下机器人焊接质量的好坏就在很大程度上取决于焊接程序的编制情况，也就是操作人员的技术水平。

Panasonic TA1400弧焊机器人应用的示教—再现编程，是操作人员通过示教盒在选定的坐标系（关节坐标系、直角坐标系、工具坐标系、圆柱坐标系或用户坐标系标系等）下控制弧焊机器人各关节转动，以使焊枪沿着设定的焊接轨迹运动，并记录下焊枪移动过程中焊枪的位置、运动形式、姿态，以及相应的焊接工艺参数，使之形成一个可以连续完成整个工件的焊接过程的示教程序。这种示教—再现编程方法使得焊接轨迹的精度完全依赖于示教者的操作，操作者依据工件的焊缝中心作为参考，通过自己的观察结合实际经验确定各示教点的位置及焊枪姿态，因视觉误差及个人经验差异导致焊接过程中出现各种质量问题。

3 总结

为使弧焊机器人能充分发挥其高效、稳定、优质的特点，焊接机器人还应朝着智能化方向发展，开发具有视觉传感功能、自动制定运动轨迹、自动调整焊枪姿态参数、自动调节焊接参数等高度智能化的机器人。通过使机器人智能化来克服克服焊接过程中因各种因素导致的焊接偏差。

参考文献：

[1]兰虎.焊接机器人编程及应用[M].机械工业出版社.

[2]符娅波，边美华，许先果.弧焊机器人的应用与发展[J].机器人技术应用.