时间：2022-09-24 22:26:31
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇焊接机械，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：卧式 智能 机械手焊接机床
引 言
农业机械作为农业现代化的基础，是加快社会主义新农村建设，促进粮食增产增收的重要支撑。我国的农业机械化发展已经站在新阶段的起点上，向更新的高度继续迈进。本项目研究的目的在于解决农机具产品在关键部件在实施焊接时仍旧采用传统工艺，不能保证焊接质量，导致机具田间作业时焊接件断裂故障频繁发生，造成售后服务压力大，费用高，而且工作效率低，不能满足规模化生产的要求，严重制约农机具制造业的经济发展，及传统设备、传统工艺焊接员工劳动强度大，焊弧产生强烈的辐射、焊条熔化时产生的有害气体，容易对操作人员造成伤害的技术难题，让操作人员远离辐射和有害气体伤害的同时，减轻劳动强度，减少焊后清除焊渣环节，提高工作效率，确保产品质量，为农业生产提供质量更加可靠的优良装备。因此，本项目研究的开发是非常必要的，其目的在于为农机具产品制造业提一种先进适用的焊接装备，让行业员工远离伤害，确保安全生产，提高产品质量，促进行业经济技术进步，推动粮食生产安全。
目前，农机具制造业大部分都存在着规模小，设备陈旧，尤其是在关键部件（如旋耕机刀轴、还田机刀轴）的焊接方面，仍旧采用传统设备，沿用传统工艺，这样不仅员工劳动强度大，工作效率低，不适应规模化生产的要求。而且难以保证焊接质量，导致机具田间作业时焊接件断裂故障频繁发生，造成售后服务压力大，费用高，严重制约着农机具制造业的经济发展和技术进步[1]。为解决上述技术难题，研究改进一种用于农机具关键部件焊接的卧式智能机械手焊接机床，已成为促进农机具制造业可持续发展当务之急。
一、技术指标
该项目产品卧式智能机械手焊接机床，经生产试验和用户使用，各项技术指标满足农机具关键部件——耕作刀轴定位对焊的工艺要求，产品经河南省农业机械产品质量监督检验站检测，各项技术指标满足相关标准要求。其技术指标如下：
1.外形尺寸为290×87×145（长×宽×高单位：cm）；
2.机床最大工作长度2000mm；
3.机床回转半径≥2500 mm；
4.工作效率≥500mm／min—800 mm／min；（定位对焊≥30）
5.使用可靠性≥95%；
6.整机质量≤2500kg；
7.功率配置15Kw。
二、主要参数
1.有效度100%；
2.漏焊率0；
3.夹渣率0；
4.气孔率0；
5.焊层厚度6.77mm；
6.焊合工件准确度0.196 mm；
7.定位对焊工作效率33.1 mm；
（8）焊缝粗糙度0.25 mm。
三、产品性能
该项目产品卧式智能机械手焊接机床，主要适用于农机具耕作机械旋耕机刀轴、旋播机刀轴、免耕机刀轴、灭茬机刀轴及秸秆粉碎还田机刀轴的定位对焊, 与现有电焊机相比，具有自动化程度高，安全系数高，能耗低，操作方便，工作效率高，员工劳动强度小，无强烈焊弧对眼睛和面部辐射伤害，无有害气体产生，对焊位置准确、焊缝饱满、焊层厚度均匀、粗糙度低、焊后无需清理焊渣，焊后无夹渣、无气孔、无漏焊等明显特点。
四、技术原理简介
本机床实现了一键式操作，操作人员只需按动一下作业键，即可完成刀轴定位对焊的全过程[2]。作业时，操作人员接通电源，首先将所焊刀轴的轴身直径、刀座数量、每组刀座夹角、刀座分布距离、分布螺旋角等技术参数输入显示器，经可编程序控制器处理[3-4]，再启动机床和空压机，人工在刀座导向器内装满刀座，将轴盘、轴管、轴头分别按要求装入对应位置，扳动气缸操作手柄将各结合部顶压到位的同时，机床开始工作[5]。其工作程序是：刀轴旋转一周的同时，活动焊枪及固定焊枪工作，分别将轴盘和轴头与轴管焊合在一起；然后，电磁铁运行到刀座导向器下端口时，在气缸推动下，排出的刀座被电磁铁吸附，运送到焊合位置的同时[6]，被压头压牢在轴身上，由活动焊实施后定位对焊，这样电磁铁持续往返送刀座，刀座按旋转角转动，活动焊枪按刀座排列距离纵向移动，完成刀轴定位对焊全过程。
五、改进设计要点
（一）智能调控装置的设计改进
该装置是本机床研究制造的核心，它是机床的大脑和是指挥部。通过研究设计、试验、改进，我们最终采用了可编程序控制器，控制器数字输出信号经驱动器控制步进电机，由步进电机执行操作者输入的各种数据，调控机床作业的全过程。它实现了到机床在用于不同轴身直径、不同刀座排列方式、不同工作长度时、不同刀座数量及不同刀座几何形状，在刀轴上定位对焊各种工件时，自动供给刀座的位置、及压紧的时间准确度、自动调整焊枪焊咀的伸缩长度的灵活性及焊位的准确度；驱动装置自动旋转角度及时间的准确度，不同工件与轴身焊合焊层厚度的自动调整等，达到了预期目标。经过试验其结果表明，该智能调控装置的性能完全满足了设计要求，操作方便，安全可靠。
（二）刀座自动供给装置的设计改进
刀座自动供给装置主要用于机床工作时，在自动供给刀座的同时压紧刀座。该装置上设有刀座导向器，导向器出口与电磁铁相接，刀座的导出靠气缸推送，利用可编程序控制器输出信号，通过驱动器、电磁阀控制气缸工作将刀座导出，利用电磁铁的吸附作用将刀座供送至焊合位置后，然后由电磁铁座上的压头将刀座压牢，再由移动焊枪做定位对焊。整个过程在可编程序控制器输出信号的指挥下能准确无误的完成，既保证了刀座供给的位置、压紧的时间和准确度，又保证了刀座与轴心线的垂直度等。
（三）轴盘固定和轴端固定装置的设计制造
盘端固定装置和轴端固定装置主要用于焊合时刀轴的固定，主要关键在于确保轴身各部装卡的位置度，实施刀座定位对焊过程中刀轴旋转的灵活性，稳定性和焊后刀轴的同轴度。为了确保轴身各工件装卡的位置度、旋转的灵活性、稳定性和焊后刀轴的同轴度，我们在轴端固定装置设计有液压缸，利用气缸带动顶尖定位，既方便可靠，又能确保位置度、灵活性、稳定性。为了确保刀轴焊后的同轴度，通过研究试验，采用轴盘固定支架和轴端固定支架配套隅件加工的方法来解决两个固定装置的同轴度。
（四）驱动装置的设计制造
该装置主要用于机床工作时刀轴旋转角度、旋转速度、活动焊枪移动位置的准确度等。为了确保机床工作时刀轴旋转角度、旋转速度、活动焊枪移动位置的准确度，采用电机带动丝杠的方式来实现焊枪的纵向移动，刀轴的旋转移动由同步电机、同步轮及同步带来完成，电机的运转由可编程序控制器输出的信号来控制。试验结果和用户使用信息表明，电机、丝杠带动焊枪纵向移动，同步电机、同步轮及同步带带动刀轴旋转的应用，能够确保焊枪移动位置的准确度和刀轴的旋转角度的准确度。
六、改进后效果
七、结束语
在改进研发过程中解决了如下关键技术：（1）智能调控装置的灵敏度及准确可靠性；（2）刀座自动供给装置的准确可靠性；（3）轴盘固定与轴端固定装置的同轴度；（4）驱动装置的可靠性；（5）实现了一键式操作。
参考文献:
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[3]黄荣、肖勇．4自由度简易焊接机械手结构稳定性分析[J]．机械制造.2011. (7) ：16-18．
[4]李坤、杨家军．5自由度焊接机械手的运动学研究[J]．机械工程师.2007.（4）：20-21．
世界各国及国内以焊接业为主导的生产厂（如锅炉、桥梁、重型及工程机械行业）一直在积极地采用国际先进的焊接工艺和设备。利用这些先进的工艺和设备提高了焊接质量，降低了焊接成本，改善了工人的劳动条件。目前由于市场激烈，提高生产率，使工艺合理化以及降低成本显得十分重要。
世界大多数发达国家，根据各自的特点，焊接车间大量使用柔性焊接系统（FWS）和高水平全自动焊接系统，在劳动力不足，企业员工高支出费用的情况下，使焊接质量，生产效率均保持世界领先地位，显示出良好的经济效益。
但是我国，由于劳动力充裕，人员素质较低，以及一些其客观存在方面的原因，就不宜照学发达国家的做法，应当根据我国的特点，在低成本焊接方面走我们自己的路。
所谓低成本焊接，即明显区别于传统的手工电弧焊和先进的焊接机器人及柔性焊接系统（FWS），而采用优质，高效，节能的焊接技术，且焊接设备投资不大，利用率较高，投资回收期较短。焊接过程中焊丝自动送进或配备自动行走等机构，在焊接质量，生产效率，降低焊材消耗，节约能源等方面均有明显的经济效益。典型的方法有CO2气体保护焊和埋弧焊等。
1我国焊接机器人的使用情况
1996年，中国机械工程学会焊接学会和中国焊接学会对全国焊接机器人在制造业中的应用情况作了全面调查，结果表明：
（1）我国使用焊接机器人进行生产的工厂约有70家左右。焊接机器人的总数达500台（含大专院校、培训和科研用的焊接机器人）。
（2）工程机械行业所拥有的焊接机器人台数占总数的16%，排在汽车制造业47%及汽车零部件制造业18%以后，居第三位。
（3）工程机械行业所拥有的弧焊机器人占30%仅资助于汔车制造行业的37%。
（4）工程机械行业弧焊机器人台数虽然没朋汽车行业多，但是其机器人的水平比菘它主要行业的都高一些。例如工程机械徒行业中弧焊机器人几乎全部配备有接触寻位及电弧跟踪系统，并具有机器人与变位协调运动的功能，而且全国仅有五条最先进的柔性焊接生产线（FWS）全部都安装在工程机械制造厂中。
关键词：节能环保；焊接；应用；
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
近年来，很多国家都将节能、环保作为今后发展的方向，我们国家也不例外。在焊接技术的应用上，我国落后于国际先进水平，因此，在今后的发展过程中，我们应当通过技术创新，提高焊接质量，提高工作效率，坚持节能、环保的发展理念，使我国焊接技术跨上一个新的台阶，步入国际先进水平。
一、节能环保高效技术在焊接中的应用
1.逆变焊机
逆变焊机具有焊接性能好、动特性好、动态反应速度快、质量轻、体积小、焊接速度快、效率高、多功能等优点，因此易于实现焊接机械化和自动化；逆变电源功率因数达0.95以上，总体效率可以达到85%~92%，比传统焊机平均节电25%~60%，空载时电耗只有30~50W，节能效果明显。为了说明逆变焊机的节能效果和优越性，把逆变式弧焊整流器和几种传统的弧焊机主要技术性能指标列于表l，以便对比。
表1逆变式弧焊整流器与传统弧焊机主要性能比较
2.熔化极气体保护焊
熔化极气体保护焊(GMAW)具有高效、节能和便于自动化的特点，是目前用得最多的一种焊接方法也是自动线上和焊接机器人的首选熔焊方法。据不完全统计，在汽车零部件、集装箱和工程机械行业中，基本上全部采用气体保护焊；而一般机械、铁路车辆和重型机械行业的比例都超过50%；在造船、锅炉和金属结构行业由于埋弧自动焊的用量较大，CO2气体保护焊的比例相对较低。随着实践的不断深入，人们发现由不同气体组成的混合气体比用单一气体更易得到好的焊接结果。现在，采用混合气体的趋势越来越强，混合气体的种类也越来越多，探索其在GMAW中的影响规律有着极大的社会效益。
3.智能机器人焊接
近些年，随着模糊控制理论和神经网络控制技术及专家系统理论的发展，模拟焊工操作的智能控制方法已经在焊接过程中成功应用，对焊缝成形的质量取得了较好的控制结果。国内外对遥控技术的研究成果较多，遥控焊接正向着实用化的方向发展。美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。目前，关节式焊接机器人已在汽车制造、航空航天、工程机械、船舶等行业获得广泛应用，但对一些危险、恶劣及特殊环境下，例如航天空间、深海作业、管道内外焊接等，传统的关节式焊接机器人难以完成，为此需要研究发展新型的特种焊接机器人，我国在管道焊接机器人、水下焊接机器人、爬壁焊接机器人、球罐焊接机器人等方面进行了研究，培养了队伍，取得了一批研究成果，在某些技术方面达到了国际先进水平。
4.振动焊接技术
振动焊接技术是在金属焊接的过程中，对被焊件施加振动处理的一项焊接工艺，它起到细化晶粒的作用，在热状态下通过热塑性变形来调整应变而降低残余应力，这样可有效防止焊接裂纹的形成和工件的畸变，提高构件的疲劳寿命，增强焊缝的力学性能，达到提高焊接质量的目的。并且可以省去焊后消应力处理，缩短生产周期，降低生产成本。可以预言，振动焊接的推广和应用必将给焊接生产行业带来巨大的经济效益。大连理工大学的陈源从振动焊接减少焊接变形方面，采用先进的有限元方法进行了计算，论证了振动焊接在控制变形方面的作用;刘峰研究了振动焊接对焊接裂纹的影响，通过理论分析和数值模拟指出振动焊接在防止和减少焊接裂纹方面具有明显的效果。
国外也对振动焊接进行了研究。Tseng研究了焊弧摆动对焊接质量的影响，指出由于摆动的作用，使得焊接速度得以提高有利于焊接凝固，提高焊接区的力学性能。TewariSP详细研究了轴向振动对焊接件拉伸特性的影响，其结论是：经过振动焊接的构件的屈服强度、极限拉伸强度和破坏强度有显著提高。
二、节能环保高效技术在焊接辅助工艺中的应用
1.振动时效
振动时效(VSR)是利用一受控振动能量对金属工件进行处理，以消除工件残余应力。振动时效的显著优点是节能环保、降低成本、缩短周期。与热时效相比，节约成本90%以上，节能95%以上，节约投资90%以上。振动时效快，一般仅需30min,最长不超过1h，而且设备轻便，工艺简单，适应性强，优点很突出。VSR在我国从无到有，现已有几千台VSR设备在我国机床、模具、锻压、航空、发电等行业生产中运行[7]。节能减排效果明显的频谱谐波振动时效技术与传统的热时效相比，振动时效技术节能95%以上，完全克服了以煤为燃料的热时效炉存在的严重污染问题，实现零排放。与传统亚共振相比，频谱谐波振动时效技术的应用覆盖而从原有的23%提高到了100%，并彻底解决了传统亚共振技术噪音大、应用而窄、工艺操作复杂、长期无法纳入企业正式生产工艺问题。推广应用频谱谐波振动时效技术具有很好的经济效益和社会效益。
2.随焊锤击
随焊锤击是在焊接过程中通过实时锤击焊缝及近缝区金属材料从而消除或减小焊后金属塑性影响的一种加工工艺。利用随焊锤击技术能够有效地控制焊接横向及纵向收缩变形，实时调整焊接接头的残余应力分布状态，从而真正实现动态低应力、无热裂、小变形焊接。因此，能节约大量的能源和资金，给国家和企业将带来前景广阔的经济效益和社会效益。
对于不同的试件和焊接条件，应采用不同的焊接锤击参数，但现有的随焊锤击装置存在参数调节困难，个别参数调节不可实现等缺点，所以提出了参数可调的随焊锤击方式。可调随焊锤击方式采用锤击频率控制，保证被处理金属在每次锤击间隔中有充分的时间进行塑性反弹，使之在而内产生两维塑性伸长，释放焊接过程中的残余拉应变，大幅度提高了焊接接头的疲劳强度。锤击力、锤击距离的控制均采用按钮控制，电机调节，使其参数的调整方便可靠，从而保证焊接过程中当焊接材料和焊接条件变化时可随时调整锤击参数，进一步提高焊机的工作效率。
三、结束语
虽然我国在节能环保高效焊接技术应用方而做了大量工作，并取得了可喜的成绩，但与先进国家相比，还有相当大的差距。因此要继续大力推广节能环保高效焊接技术.加强消化吸收引进的高效节能焊接技术，并创新提高，克服总是依赖进口的思想。
参考文献:
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【2】林尚扬，关桥.我国制造业焊接生产现状与发展战略研究[J].热加工,2004
【3】许燕玲，林涛，陈善本.焊接机器人应用现状与研究发展趋势[J].金属加工，2010.
【4】朱政强，陈立功，倪纯珍.振动焊接}_艺的研究现状及发展方向[J].焊接,2003
【5】马晓丽，华学明，吴毅雄.高效焊接技术研究现状及进展[J].焊接,2007
【6】关桥.动态控制焊接应力与变形技术基础研究[Z].国家自然科学基金巾请书，1990.3
【关键词】制造技术；焊接；自动化；机器人
一、工艺对焊接机器人的基本要求
焊接机器人是典型的工业机器人。在实际焊接中，弧焊机器人仰面要高精度的移动焊枪沿着焊缝运动并保证焊枪的姿态，另一方面在运动中不断协调焊接参数。焊接工艺对焊接机器人的基本要求可归纳如下：（1）具有高度灵活的运动系统。能保证焊枪实现各种空间轨迹的运动，并能在运动中不断调整焊枪的空间姿态，因此，运动系统最少需要具有5～6个自由度。（2）具有高精度的控制系统。其定位精确，对点焊机器人应该达到±1mm，对弧焊机器人应该至少达到±0.5mm，其中参数控制精度应该达到1%。（3）其示教记忆的容量至少能保证机器人能够连续工作1小时。对点焊机器人应该至少储存200～1000个位置点，对弧焊机器人应至少储存5000～10000个点位。（4）可设置和再现与运动相联系的焊接参数，并能和焊接辅助设备交换到位信息。
二、焊接机器人的速度雅克比与速度分析
（1）焊接机器人可以简单地理解为焊接用机械手，和一般工业机器人相似。对于n自由度的机器人的情况，关节变量可以把广义关节变量q表示为[q1 q2…qn]T。当关节为转换关节时qi=θi，当关节位移动关节时qi=di，dq=[dq1 dq2…dqn]T，反映了关节的微小运动。机器人末端在操作空间的位置和方式可用末端手抓的位置X来表示，它是关节变量的函数X=X（q）。函数X是一个6维列向量dX=[q1 q2…qn]T[dx，dy，dz，δφy，δφz]T，反映了操作空间的微小运动。它由机器人末端微小线位移和微小角位移组成的，可表示为：dx=J（q）dq。式子中，J是6*n的偏导数矩阵，成为n自由度机器人速度雅克比矩阵。它的第i行第j列的元素为：J■=■（i=1，2，3，4，5，6；j=1，2，3…n）。（2）焊接机器人的速度分析。对dx=J（q）dq左右两边各除以dt：■=J（q）■，或者V=J（q）■。V代表机器人末端在操作空间中的广义速度，■代表机器人关节在关节空间中的关节速度。所以：■=J-1V。J-1称为机器人的逆速度雅克比。
三、激光/电弧复合焊接技术
激光/电弧复合焊接技术是激光焊接与气体保护焊的联合，两种焊接热源同时作用于一个焊接熔池。随着激光器和电弧焊设备性能的提高，以及激光器价格的不断降低，同时为了满足生产的迫切需求，激光/电弧复合焊接技术近年来成为焊接领域最重要的研究课题之一。激光/电弧复合焊接技术之所以受到青睐是由于其兼各热源之长而补各自之短，具有1+1>2或更多的“协同效应”。与激光焊接相比，对装配间隙的要求降低，因而降低了焊前工件制备成本；另外由于有填充焊丝消除了激光焊接时存在的固有缺陷，焊缝更加致密。与电弧焊相比提高了电弧的稳定性和功率密度，提高了焊接速度和焊缝熔深，热影响区变小，降低了工件的变形，消除了起弧时的熔化不良缺陷。在这点上特别适合铝及其合金的焊接。激光/电弧复合焊接技术是对激光焊接的重大发展，焊接同样板厚的材料可降低激光功率一半左右，因此大大降低了企业的投资成本，该技术的发展对推动激光焊接的普及将起重要的作用。
国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：（1）工业机
器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降。（2）机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。（3）工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
参 考 文 献
【Abstract】One of the main technical problems of arc welding robots is ensuring the consistency of the parts welding. When the weld joint position changes for various reasons， it is necessary to use the sensor to help the arc welding robot to locate the joint. This paper mainly introduces the method to improve the tracking precision of arc welding robot， that is to increase the arc welding process tracking， using "wall designated" function to adjust the system parameters to improve the current， assembling quality， reasonably increase the sensing order， increase the "correct sensing" command， so as to improve the tracking precision and welding quality of the arc welding robot .
【关键词】弧焊机器人；电弧跟踪；精度；技术研究
【Keywords】arc welding robot ； arc tracking； precision ； technical research
【中图分类号】TP242；TG409 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0182-02
1 引言
弧焊机器人设备具有焊接质量稳定、焊接效率高、可持续作业等特点，近几年发展迅速，已广泛运用于桥梁、建筑钢结构、工程机械、造船等领域。
工程机械构件结构复杂，体型庞大，对焊接要求比较高，用焊接机器人编程时难度较大，在机器人焊接过程中容易出现跟踪精度低下的现象，从而出现焊缝焊偏的质量缺陷，需要进行人工返工返修，这样不仅降低了生产效率，同时也严重影响了部件的焊接质量，因此应尽量避免焊接机器人出现焊偏的问题，这就需要我们进一步研究影响弧焊机器人跟踪精度的控制因素，并制定措施进行改进[1]。
各种焊接缺陷中，焊偏缺陷返修难度大，时间长，而焊偏问题与机器人跟踪精度有密切的关系，下文将重点分析跟踪精度偏低产生的原因，并提出提升弧焊机器人跟踪精度的对策。
2 中厚板焊接机器人系统
目前我公司采用的焊接机器人系统为神户集团的电弧焊接机器人“ARCMAN系列”。机器人由本体、变位机、移动装置、焊接装置、控制系统组成。
3 弧焊机器人跟踪系统介绍
在焊接过程焊枪会发生摆动，摆到两侧时由于干伸长变短导致电流增加，摆到中心时由于干伸长变长导致电流减小，电弧传感器就是利用这个原理实现电弧跟踪的。如果焊炬以焊缝为中心摆动，则摆到两侧时的干伸长是对称的，电流波形也是对称的，如果焊炬偏到某一侧，则该侧的干伸长变短电流较大，另外一侧的干伸长变长电流较小，两边电流波形不对称，系统据此可判断出焊炬已经偏离焊缝中，然后再据此调节焊炬位置使焊炬回到焊缝中心位置。
4 提高电弧跟踪精度措施
电弧跟踪与编程质量、保护气体种类、焊丝种类、焊丝直径、焊丝伸出长度、焊接源种类、坡口形式、母材材质、各种焊接条件、机器人命令选择等有密切的关系，因此只要上述一个条件改变，都会造成电弧跟踪性能变化。因此，必须进行适当调整，通过稳定的焊接条件保证电弧的跟踪精度。
4.1 焊接程序命令选择
弧焊机器人编程过程，需要添加合适的编程命令以提高电弧跟踪精度。
4.1.1 电弧传感命令
电弧传感功能是在焊接中自动检测焊接线的位置，追踪位置偏移的功能，在电弧传感中有焊接线跟踪和坡口幅度跟踪，因此增加电弧传感功能，可以在很大程度上保证电弧跟踪的准确性。
为了使电弧传感功能起作用，必须设定自动条件命令或者数据库的呼出命令。电弧传感功能在设定自动条件命令或者数据库呼出命令时，通过选择“电弧传感 有效”变为有效。
在程序中增加“电弧传感命令”，这种功能是在焊接中自动检测焊接线位置，追踪位置偏移的功能，主要分为左右方向跟踪和上下方向跟踪[2]。
但是，通过呼出数据库或者自动条件命令进行个别设定的时候，必须设定摆动条件。
4.1.2 传感纠正量的反映功能
传感纠正量的反映功能，是通过取得已经存的传感功能检测到的位置偏移纠正量，将此纠正量在任意的步骤反映的功能。其可以取得3方向传感、焊接长传感、圆弧传感、开始点传感（包含多点/间隙/焊丝探测的各传感）的传感纠正量。可以取得的传感纠正量，仅为机器人前端的XYZ成分，不包括焊枪姿势。
特别是对于不规则水平角焊且焊接精度要求高的情况下，虽然在开始点增加了“三方向传感”甚至“焊接接触传感”命令确定了焊缝中心位置，但是在焊接过程由于物料的尺寸偏差、焊接变形及本身拼搭差异导致在焊接中途出现跟踪不良问题，此时需要在焊缝多点处增加“传感纠正量取得命令”。
4.2 焊接参数调整
4.2.1 电流调整
弧焊机器人系统内设置的参数只针对目前所采用的焊接工艺，一旦焊接工艺改变就需要重新计算焊接电流参数，使其与目前的焊接条件相匹配，否则在焊接过程就容易出现跟踪精度偏低以及焊接参数示教设定与实际显示不一样的问题。
电流调整过程需要在焊接工艺更改之后批量生产之前进行，测试的电流范围可以根据机器人焊接过程实际需求的电流值，一般情况为（100～420）A开展，得出焊接电流调整值，运用电流调整软件（厂家提供）计算出相应的参数及调整曲线，输入示教器建立新的参数库。
电流调整在很多情况下并非一次就能调整成功，需要多次调整后跟踪效果，直到参数稳定为止。
4.2.2 跟踪偏置调整
焊缝跟踪偏置调整是调整跟踪精度的一个参数，对电弧传感的位置偏移检测精度时设定的命令。在进行跟踪偏置调整时，并非偏置参数越大越好，因为参数大精度高，相应的会出现焊缝蛇形问题，因此偏置值需要根据具体情况设定，并且经过多次调整试验后确定最佳值，不可太大也不可太小。
4.2.3 干伸长度调整参数
观察机器人焊接过程，保证干伸长度为（22～25）mm。焊接机器人都有电弧上下方向跟踪，如果开启电弧跟踪功能仍不能满足干伸长度要求时，就需要重新对其做电流调整或者更改焊接机器人干伸长度调整参数。
4.2.4 其他参数调整
其实在焊接过程任何不合理的设定焊接参数都有可能会影响到电弧跟踪精度，如焊接电流/电压，焊接电流、电压过高的话，会有电弧传感误动作的情况。相反，过低的话，电弧不稳定，具有焊p蛇形的可能性，因此需要合理设置焊接电流电压。另外是焊接速度/摆动次数，电弧传感的追踪范围是，焊接速度越快、摆动次数越少越狭窄，而焊接速度越慢摆动次数越多越宽。
5 结语
通过以上改进方法，弧焊机器人电弧跟踪精度得到明显提升，避免出现跟踪不良导致焊接质量问题，提高了生产效率，提升了我公司生产工程机械的市场竞争力。
【参考文献】
[关键词]焊接机器人；系统；发展趋势
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0018-01
一、 前言
随着国内外对科学技术的不断重视，机器人研究水平也是科技水平中非常具有代表性的一种。焊接机器人在国内外的应用越来越广泛，越来越受到重视。
二、国内外工业机器人的发展
机器人技术作为先进制造技术的典型代表和主要技术手段，它在提升企业技术水平、稳定产品质量、提高生产效率、实现文明生产等方面具有重大作用。大工业革命曾使人沦落为机器的奴隶，而机器人的诞生和广泛推广应用又重新使人类恢复了尊严。
美国是最早出现工业机器人的国家，1954年美国的G.C.戴沃尔发表了“通用重复型机器人”的专利论文，第一次提出“工业机器人”和“示教再现”的概念。1959年美国Unimate公司推出第一台工业机器人。1967年日本从美国引进Unimate和Versatran等类型的工业机器人以后，结合国情，面向中小企业，采取一系列鼓励使用工业机器人的措施，率先在汽车制造业的喷涂、焊接、装配等重要工序中得到应用。并以此为契机，向其它产业渗透。
在我国，人工焊接仍然占据焊接作业的主导地位，人工施焊时焊接工人经常会受到心理、生理条件变化以及周围环境的干扰。在恶劣的焊接条件下，操作工人容易疲劳，难以较长时间保持焊接工作稳定性和一致性，而焊接机器人则工作状态稳定，不会疲劳。随着国外及国内对工业机器人在焊接方面的研究应用，我国也开始了焊接机器人的研究应用。在引进国外技术的基础上，中国于20世纪70年代末开始研究焊接机器人。1985年哈尔滨工业大学研制成功我国第一台HY-1型焊接机器人。1989年北京机床研究所和华南理工大学联合为天津自行车二厂研制出了焊接自行车前三脚架的TJR-G1型弧焊机器人，为“二汽”研制出用于焊接东风牌汽车系列驾驶室及车身的点焊机器人。上海交通大学研制的“上海1号”、“上海2号”示教型机器人也都具有弧焊和点焊的功能。20世纪节式机器人。1999年北京机械工业自动化研究所机器人中心研制的AW-600型弧焊机器人工作站，采用PC工控机控制和PMAC可编程多轴控制系统，于1999年4月通过了国家机械工业局的鉴定。1999年7月15日，国家863计划智能机器人主题专家验收通过了由“一汽”集团、哈尔滨工业大学和沈阳自动化研究所联合开发的H-100A型点焊机器人。
三、我国焊接机器人应用现状
我国目前的焊接机器人以引进为主，尤其是弧焊机器人，大约占95%左右，而国产弧焊机器人由于元器件质量及配套技术等诸多因素，一直未能主导国内焊接机器人市场。因此在焊接机器人应用技术中反映出的问题，基本上源于进口焊接机器人的特定背景。在80年代后期开始引进的第一批弧焊机器人的厂家，基本上是零星购进，由于经验不足，国内基础技术条件不成熟，缺乏配套的机器人周边设备，技术人员素质较低以及缺乏科学和有效的管理，致使在焊接机器人引进初期，在实际生产中未能充分发挥作用的现象比较普遍。
经过几年的摸索实践，进入90年代初期以来进臼焊接机器人的大多数厂家基本上注意到了这些问题，大都随机器人本体购置了比较完善了的设备，如变位机、移动回转装置以及部分传感系统，并注意到购进后与厂商维持技术服务、人员培一训、管理方法等基本环节。同时开展与国内科研院、所及高等院校的技术合作，委托或配合进行焊接机器人设备的功能开发、软件编程等工作，使得近年来的焊接机器人应用具有一定的成效和积极影响。
焊接机器人系统的操作编程开发。这里主要是指对焊接机器人系统的操作性与离线编程功能的开发。大部分应用单位都已注意到熟练操作焊接机器人并尽可能地通过软件编程开发其功能的重要性。对于初次引进焊接机器人的单位，进行这项工作的实际而有效的途径是首先要充分利用制造厂商的售后技术服务，抓住本单位操作技术人员的培训环节，仔细研读随机技术文件，熟练实际操作。同时注意与有经验、有开发实力的厂、所及高校联合，缩短机器人的安装调试周期，使其尽快投入正常运行。这些作法在许多较为成功的引进开发使用单位都具有深刻体会。如北京永茂塔机塔架铰点焊接开发应用实践。
四、焊接机器人系统研究
1.系统结构
系统控制器由计算机控制、PLC控制和机器人控制器控制等方式组成。除了控制机器人动作外，还进行输人输出控制等。主控部分按照示教盒提供的信息生成工作程序，并对程序进行运算，算出各轴的运动指令，交给伺服驱动，伺服驭动部分将从主控来的指令进行处理，产生伺服驭动电流。驱动伺服电机，KUKA采用内置PLC，其主要进行输人输出控制，控制在机器人进行作业的时候，通过输人输出接口，给焊机发出焊接指令，并监控焊机的工作情况，同时还可对周边装置进行控制。
2.控制原理分析（驱动系统）
驱动系统采用机电一体化设计、所有轴都是由数字化交流伺服电机驱动，交流伺服驱动系统有过载、过流、缺相、超差等各种保护，性能安全可靠先进的设计令机器人能够高速、精确、稳定的运行，并易于维护。机器人运动的孰迹十分精确、重复定位精度小于0.5mm。机器人手臂的每个关节都可当作一个简单的伺服机构，每个关节控制都有一个伺服环，以提供位置误差信息。机器人采用了独立关节的PID伺服控制。机器人具有非线性特点，即惯性力、关节间的耦联及重力均与机器人的位姿或速度有关，是变化的，但伺服系统的反馈系数是确定不变的，因此这种控制方法难于保证在高速、变速或变载荷情况下的精度。由于工业机器人在工业环境下，对其快速性与变载负荷都有严格要求，固在控制方法上仍采用传统的单关节PID控制，从设计方便考虑，我们选择相应的集成驱动芯片，实现单性可逆驱动，利用单片定时器产生PWM脉冲调制信号，检测元件为旋转变压器，检测信号转换后送入关节控制器，并与控制器中的设定参数比较，产生偏差信号，控制驱动器驱动电机。
如果要让一个以上的关节同时运动，那么各运动关节的力和力矩会产生互相作用，而且能对每个关节适当地应用位置控制器、速度控制器、加速度控制器。因此，要克服这种相互作用，就必须附加补偿。要确定这种补偿，就需要分析机器人的动态特征，对各关节间的耦合和补偿。
五、焊接机器人的发展及趋势
据不完全统计，服务于焊接加工领域的焊接机器人占全世界在役的工业机器人中的一半左右。其实，焊接机器人就是在焊接生产过程中，代替焊工从事焊接任务的工业机器人。这些焊接机器人中，只有少数是专为某种焊接方式设计的，而大多数的焊接机器人就是在通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。在多任务环境中，一台机器人并不仅仅完成焊接作业，甚至还可以完成包括焊接在内的取物、搬运及安装等多种任务。编程人员可以向机器人输入相应的程序指令。机器人可以根据程序指令自动更换机械手上的工具来完成相应的任务。因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。
六、结束语
焊接机器人技术的发展极大程度的解放了人工劳力，也保护了人们的安全，更是科技发展进步的体现，但是该技术还需要进一步完善和提高。
参考文献
[1] 王锐.焊接机器人控制系统研究分析.电子世界.2013年3月，第2期，166-168.
【关键词】工程机械机械焊接自动化技术
随着现代化科学技术的快速发展，先进的科技手段和现代化设备对人们在生产生活各个方面的影响巨大，人们也开始逐渐认识到生产设备提升对于提高生产效率、改善产品质量和在降低成本等方面的优势。以机械焊接技术为核心的机械加工产业，一直在致力于对机械焊接工艺的研究和焊接设备的改进和创新来提高机械的生产效率。先进的机械焊接技术，不仅能够增强机械产品的质量还能够降低生产成本，在一定程度上改善生产环境。我国的机械焊接行业由于劳动力充足等原因，自动化焊接技术发展应用较为缓慢，与世界先进水平还有一定的差距，随着我国对机械设备需求的增多，我国现有的自动化机械焊接技术还需要进一步的发展和提升。
1工程机械自动化焊接技术的原理
传统的焊接技术主要是将电弧引燃，保持一定的电弧长度，手动的进行多方位移动，将焊接中所需要的加工位置全部完成后再将引燃的电弧熄灭。而现代的自动化焊接技术主要是指机械装置在不加外力干涉的情况下，按照设定的程序，将焊接过程自动机械系统化，让整个加工的过程清晰，固定与焊接装置的整个过程分别由工作夹紧机构、焊枪夹紧机构、脱材料机构和焊枪气动调节机构等来完成。在工程机械加工焊接过程中应用自动化技术，能够帮助实现有效的自动化生产过程，对于提升机械焊接行业的自动化水平具有重要意义。
2我国工程机械焊接自动化技术的发展现状及存在的问题
随着我国机械焊接自动化研究的深入以及数字化技术的成熟，数字化技术与机械焊接技术融合产生了数字焊接机、数字化控制技术已经进入了市场，我国的诸多大型基础建设项目如航天航空项目、西气东输项目、南水北调工程等应用了这些技术，先进的自动化焊接技术的出现和应用，极大的促进了焊接行业的发展和产品质量的提高。我国的焊接行业目前主要将焊接自动化、智能化、高效化这几个方向作为整个行业的发展战略目标，现在已经有一些自动化机械焊接设备以及智能化焊接机器人等，但是自动化、智能化、网络化的水平仍然较低。在我国经济快速发展的大背景下，我国已经成为了世界上最大的机械焊接设备进出口国家之一，国内的机械设备生产量大于市场实际需求量，机械生产制造企业的增多使得市场竞争十分激烈，在这一形势下，机械生产制造企业需要通过提升自身加工工艺水平来打造核心竞争力。
3工程机械焊接自动化技术的发展趋势
我国的工程机械焊接行业在国家大建设大发展的背景下得到了快速的发展，但是我国的工程机械焊接技术的整体水平与国外先进水平尚有一定的差距，目前我国工程机械焊接领域主要向以下方向发展:
3．1数字化集成化焊接控制
随着数字化控制技术应用于焊接技术和设备，机械焊接的控制准确度和焊接产品的稳定性得到了很大提高，焊接控制系统的集成化使得焊接技术与信息技术进行很好融合，将生产过程中的信息进行汇总，有助于操作人员进行控制和判断，提高了机械焊接生产的效率。
3．2机械焊接过程的智能化控制
机械焊接自动化中核心问题是焊接过程的智能化控制，随着传感技术、计算机技术及智能控制技术的发展，这些技术开始逐渐应用于自动化焊接，这使得焊接过程实现智能化操控，可以应用与不同的复杂环境和生产要求。我国现有的智能化焊接设备和技术还不完善，不能实现输入焊接工艺要求就能自行进行焊接生产等功能，焊接专家系统也不够完善，我们需要加强过程的智能化控制研究，如专家系统的完善、神经网络控制等。
3．3网络化系统集成
为减少对于焊接工作人员的健康损害，利用计算机网络技术可以代替传统的工人手工操作，变成工人利用计算机及远程通讯技术来控制焊接机进行生产，还可以实现自我诊断以及检查功能。开放式的焊接系统，操作者可以通过数据库中现有的焊接工艺数据生成焊接工艺参数。
3．4机械焊接自动化技术的柔性化
在目前的发展方向中，我们可以通过光、机、电技术与焊接技术的结合来实现焊接过程的精准化和柔性化，使用微电子技术来对机械焊接工艺和设备进行改造和省级，是提高焊接自动化水平的重要途径。
3．5焊接自动化和焊接机器人
焊接机器人和自动化焊接专机的使用可以替代焊接工作人员进行难度较大、危害较大的机械生产，可以改善操作人员劳动强度和劳动条件，也可以提高机械焊接的稳定性和质量。人们对自身健康的重视也使得机械焊接生产时恶劣的环境对工人的损害不被接收，且社会整体用人成本的上升使得使用焊接机器人和焊接专机更能提高生产力，也能为机械生产企业带来更大的利益。
4结语
工程机械焊接技术作为工程机械加工生产中核心技术，对于提高机械焊接效率、提高生产工艺、提高产品质量和使用性能、降低生产成本和产能都具有重要的意义，对于整个机械加工行业的发展、国家工业化程度的推进、综合国力的提高都具有更为深刻的意义。因此我们需要加大对于机械焊接自动化工艺的研究，多学习国外先进技术并与我国进行对比，对现有生产方式和技术进行多分析总结，来不断对焊接自动化技术进行改进和完善，在技术提升中注重以人为本的思想，在提高生产效率的前提下，也要使得技术的使用更有利于工作人员的健康和操作使用的便利性，以促进工程机械焊接行业的进一步发展。
参考文献:
［1］李京．焊接自动化技术研究［J］．学术交流，2013．
［2］仝钟．浅谈自动焊接在机械焊接中的应用［J］，综合研究，2012．
随着国民生活水平逐步提高，对各类能源的需求也持续增长，煤炭作为工业生产中的主要能源备受关注，促使煤炭行业及相关产业得到较快发展。机械设备在煤炭勘探和矿业生产中起重要作用，随着煤炭资源需求量的增加，企业要扩大生产规模，以求获得更大的经济效益，确保煤炭安全开采，就必须合理改造对机械设备，提高设备生产效率，为实现煤矿产业现代化、高产化的目标奠定基础。本文在现有设备基础上，提出相应的改造措施。
1煤矿机械技术设备改造
1.1改造原则
a)中国大多数煤矿机械制造企业使用的设备老化，无法满足当前煤矿机械设备生产的需求，因此要改造现有机械设备，投入最小的成本，获得最大的效益。煤矿机械技术改造需要与煤炭生产需求相结合，煤矿机械技术改造主要是为促进煤炭生产，更好地为社会其它行业提供煤炭资源，因此在设备改造过程中，必须要使改造后的设备充分符合煤炭生产需求，不断促进中国经济发展；b)提升机械设备质量。改造设备的主要目标就在于提升产品质量，为了更好地促进煤矿机械技术改造，不断提高设备技术含量，使煤矿机械技术改造向机械化自动化方向发展，从而提高煤矿企业的加工效率，节省人力资源投入成本，更好地促进煤矿企业发展；c)合理性与科学性。在煤矿机械加工制造行业的设备改造过程中，要确保改造的合理性与科学性，应基于原有设备自身特点实施改造，不断提高煤矿企业生产质量，提高煤炭资源利用率。煤炭资源随着煤矿企业的不断开采，存储量会越来越少，因此，在开采或加工过程中，必须要进一步提高煤炭资源利用率。因此，对煤矿机械技术改造过程中也需要遵循这一原则，才能更好地促进中国煤矿行业不断发展。
1.2中国煤矿机械设备现状
中国当前煤矿机械加工设备自动化和机械化程度相对较低，缺乏大型成套设备，煤矿生产基础薄弱，有很大一部分采用的生产设备已严重老化，尤其是一些中小型煤炭企业自身经济实力和企业运营成本有限，很难及时更新设备，加上维修不到位，往往出现设备故障，严重时还会造成安全事故。中国国有煤矿连续紧张生产的矿井数占矿井总数的一半，矿井主要生产设备都是超期服役，部分乡镇煤矿甚至根本没有机械设备，仅为人力开采，不符合有关煤炭法相关规定和要求。在这种情况下，将降低煤炭开采效率，造成煤炭资源严重浪费，制约中国煤炭产业发展。
1.3常见设备
在煤矿生产过程中，常见两种设备：磁选机和螺旋分级机。磁选机主要用于分选磁铁矿或提纯非金属矿，是应用磁分离原理的设备。目前，在煤矿生产中，常用永磁筒式的磁选机，该设备最为突出的特点是操作简便、安全性高、符合环保要求。此外，设备占地面积小，自身处理效果好，可以满足煤矿生产需求。螺旋分级机一般用在洗矿、脱泥等相关作业中，设备原理为利用离心力或重力对颗粒进行物料分级，操作方便，工作可靠。为满足矿产生产需求，提升设备质量，在煤矿机械设备改造时，要满足机械设备改造原则来实施改造。
2设备改造
2.1数控切割机改造
在煤矿机械加工制造行业中，数控切割机是非常重要的机械设备，它能够对结构原件进行一定程度的切割，从而使原件更加符合设计要求。原有数控切割机工作效率比较低，而且在切割原件之后，还需要耗费很多人工分拣切割废料。所以，切割工艺效率比较低，无法进一步满足煤矿企业的加工制造需求。在对数控切割机进行改造后，其切割出的产品不仅能够保证切割的弧度更加光滑，而且还能够保证产品的质量和外观，同时，在改造数控切割机后，可以进一步提高工作效率，减少人工划线和打磨等步骤，从而降低工作量，进一步提高工作效率。对数控切割机的改造是煤矿机械加工制造行业向自动化方向迈进的重要一步，也为其它设备改造提供了重要参考。
2.2焊接机械设备改进
当结构件底部或顶部局部出现隆起现象，可借助点状加热这一方式来实施纠正，这种点状加热方式又称为蜂窝加热，简而言之就是火焰加热的点通过一定排列规律来实施加热。对槽形结构局部所出现的变形情况，在实施矫正时，可在腹板两侧位置沿着同一方向来实施线状摆动，其中加热宽度可根据构件变形情况，结合钢板自身厚度来明确，线状加热方式为沿直线来移动火焰，并循环摆动或横向摆动。焊接工艺是中国煤矿加工制造行业中的重要工艺，很多生产和加工步骤都需要通过焊接来完成。但是，原有焊接机械设备在焊接过程中，往往会由于元件受热不均匀造成焊接点变形的现象，这也是煤矿机械加工制造行业发展过程中的一大难题。但是，随着焊接机械设备不断改进，这一问题得到有效解决：在新型焊接机械中主要是矫正焊接的火焰，使其能够在焊接过程中均衡分布火力，这样焊接处受热比较均匀，变形或断裂现象明显减少，可以更好地保持焊接处的形状，从而提高焊接点质量。除此之外，当原来的焊接处出现变形现象后，还可以采用蜂窝加热方式或线性加热方式矫正，能够更好地维护焊接处形状。通过大量实践验证，这两种变形矫正方式能够有效地解决焊接点出现的变形现象。
2.3箱型井架的改造
随着煤矿企业不断发展，焊接工艺和其它加工工艺都得到了有效的提高，再加上箱型井架原料质量不断提高，能够促进箱型井架的不断发展。在改造箱型井架后，不仅改变了箱型井架结构，而且使箱型井架的质量也得到进一步提高。很多箱型井架采用了特大型的箱型结构件构成，其尺寸、重量和高度相比以前的井架都有了很大提高，能够更好地满足大型煤矿机械加工制造行业的需要；而且，由于加工工艺不断提高，使箱型井架连接处之间的误差比较小，能够严格遵守设计过程中的各项参数，从而更好地保证箱型井架质量。
3结语
国内风力发电机组制造行业内主机架产品的焊接基本都采用传统手工焊接方式。焊接效率不高，焊接质量受焊接工人业务能力的制约较大，再加上焊接工况较差，长时间焊接作业对焊接操作工人的健康危害严重，高技术的焊接工人劳务成本日益增加，甚至会出现高薪亦难寻技术过关的高质量焊工。传统焊接问题日益突出，焊接机器人代替焊接工人已是必然趋势。
2主机架产品的结构优化设计
在满足风力发电机组整机性能优良的基础上，为节约设备购置成本及实现自动化焊接的可行性，便于机架适应焊接变位机的结构，调整优化设计了产品的结构型式，如图1～图2所示。
3智能化焊接变位机结构选型
依据我公司风力发电机组优化后的主机架的结构特性，经长期研讨分析，确定了最适合生产要求的焊接机器人工作站设备。在课题完成研究阶段，焊接自动化设备主要的变位机结构形式如图3～图5所示。结合风电主机架产品结构特性、设备造价及技术的可行性，第3种方案为较优方案，焊接机器人系统选择德国CLOOS成套原装进口设备。
4焊接智能化设备对产品可焊性仿真模拟
机器人焊接仿真模拟，论证机器人焊接的可行性，验证自动焊接时的干涉问题。部分仿真模拟如图6所示。
5结论
焊接智能化设备是保证焊接效率与质量，改善工人劳动强度，提高工人作业条件，降低生产成本，加强安全文明生产，实现企业6S管理的有效举措，通过本项目焊接工艺方案研究，为风电主机架焊接智能化生产实现高端突破提供基本的技术保障与支撑。文章的分析与结论如下：1）最终选型的变位机结构具备的优点：①工件易于实现自动上下料，自动化上下料过程故障率低；②变位机离地高度远远低于其他变位机高度，安全性高，出现故障易于维修；③线体配套的自动RGV小车高度低，拖载工件运行安全；④均可实现船型焊接位置，且该结构形式控制简单，造价成本低；2）根据主机架机构形式及坡口角度计算确定产线节拍，优化设备配置，以填充量进行理论计算：单丝焊接起焊脚15mm，实芯焊丝1.2mm，送丝速度9.5m/min（焊接电流约280～290A），单丝焊接填充量约为5.1kg/h；双丝焊接前丝速度8.3m/min，后丝速度7.2m/min，双手焊接填充量约为8.2kg/h，经综合计算分析：2.0MW前机架机器人自动焊接所需时间为66.9h，2.0MW后机架焊接时间总需10.78h。本课题研究项目处于实施阶段，相关计算研究仅供参考，文章所属内容仅代表个人观点。
作者:荆旭东 单位:太原重工新能源装备有限公司
参考文献：
[1]王政.焊接工装夹具及变位机械—性能、设计、选用[M].北京:机械工业出版社,2001.
关键词：汽车车身；焊接技术；智能及自动化
中图分类号：F407文献标识码： A
引言
汽车的焊接技术是汽车制造过程中一项重要的环节，汽车的发动机、车厢、变速器、车桥、车架的生产都离不开焊接技术。汽车的某些部分在生产时需要特殊强度的材料作为支撑，例如大型的齿轮和轮缘就需要有高强度的合金钢来制成，材料的强度可以确保汽车的使用年限，但是，高强度的钢材价格比较高，在生产汽车的过程中会造成成本的增加，焊接技术的应用取代了合金钢的使用，而且提高了齿轮的耐用性，降低了汽车的生产成本。特别是汽车制造公司，焊接是应用机器人的主要领域，因为机器人能在高辐射、强烟雾的恶劣环境下连续工作，并且机器人工作灵活、焊接精度高等优点，所以它保护了工人的身体建康，提高了加工产品的质量、缩短了加工产品的时间，提高了生产效率。因此焊接机器人必将代替工人应用于汽车焊接生产线。
汽车车身焊接的智能化与自动化
一、焊接技术在汽车生产中的应用
在汽车的生产过程中，人们运用电阻焊接的方法，这种方法运用电学、传热学和冶金学等多门学科，因此，要想使焊接质量提高，就必须对电学的相关因素进行控制。电阻焊接工艺是在制定参数的基础上实现的，现在随着计算机技术的高速发展，实现了数值模拟技术，计算机实现了对数据的筛选工作，人们在车间就不用再花费大量的时间来筛选数据，节约了大量的人力、物力和财力，提高了汽车制造商的经济效益。尤其是在近几年来汽车制造业的蓬勃发展，在汽车车身的薄板结构的装配过程中，使用电阻焊接的方法，采用铝合金等新的复合材料，增强了焊接的性能。
二、机器人的结构组成与分类
机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程智能化设备。机器人具有能自动控制、可重复离线编程、具有多功能、多自由度的结构特点，通常由4大部分组成，即执行机构、驱动系统、控制系统和智能系统。
机器人的执行机构，主要由机械传动系统和末端执行器组成，包括手部、腕部、腰部和基座等。机器人的控制系统包括：控制电脑和伺服控制器。机器人的驱动动力主要有：电动驱动、液压驱动、气动驱动等。
机器人的驱动―――传动系统，是将能源传送到执行机构的装置。其中，驱动器有电机(直流伺服电机、交流伺服电机和步进电机)、气动和液动装置;而传动机构，最常用的有谐波减速器、滚珠丝杠、链、带及齿轮等传动系统，用于把驱动器产生的动力传递到机器人的各个关节和动作部位，实现机器人平稳运动。机器人的控制系统是由控制计算机及相应的控制软件和伺服控制器组成，是机器人的指挥系统，对其执行机构发出如何动作的命令。
机器人智能系统由两部分组成：感知系统和分析－决策智能系统。感知系统主要靠具有感知不同信息的传感器构成，属于硬件部分，是机器人的感觉器官，机器人工作时，电脑根据传感器获得的信息控制机器人动作。它主要分为内部传感器和外部传感器两大类。
机器人的分析－决策智能系统，主要是靠计算机专用或通用软件来完成。机器人的所有这些结构协调完成工作指令。它主要分为几类：从结构功能上分为智能型工业机器人、直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、球坐标机器人。从用途上可分为：焊接机器人、机器加工机器人、装配机器人、喷漆机器人、移动式搬运机器人等。
焊接机器人又可包括弧焊机器人、点焊机器人和激光焊机器人。弧焊机器人一般由示教盒、控制盘、机器人本体及自动送丝装置、焊接电源等部分组成。在弧焊过程中，焊枪跟踪工件的焊道运动，并不断填充金属形成焊缝。点焊机器人由机器人本体、计算机控制系统、示教盒和点焊焊接系统几部分组成。主要是将冲压成形的薄板结构的车身覆盖件在其工件搭接连接处利用电阻热熔化金属形成焊点，将焊件联为一体。
电焊机器人
激光焊机器人主要由机器人本体、送丝系统、激光系统、控制系统等组成。通过电感、电容、声波、光电等各种电子传感器，经过控制系处理，根据不同焊接对象和要求，进行焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝质量监测等项目，通过反馈控制调节焊接工艺参数，从而实现自动化激光焊接。
三、机器人是汽车焊接线现代化重要标志
汽车焊接最主要的是车身的焊接。在汽车制造公司车身的主要焊接方法为弧焊、点焊、二氧化碳保护焊等。随着社会的发展，人民生活水平的提高，用户个性化需求的日益强烈，对汽车的安全性、美观性与舒适性的要求越来越高，同时汽车制造企业为了追求更大的经济效益，对焊接精度、焊接质量和焊接速度等的要求越来越高，因此建立一条现代化的生产流水线就显得非常重要。而焊接机器人的应用促进了现代化流水线的建立。
现代化的焊接流水线主要是满足多车型、多批次的市场需求，提高车身车间生产能力的柔性和弹性。因此现代焊接线必须具有柔性。那么如何才能使焊接线具有柔性呢？普通的焊接线是刚性的，主要由焊接夹具、悬挂点焊机、弧焊机和多点焊机等组成。这种焊接线一般只能焊接一种车型的车身，那么为了满足市场多元化的需求，就需要重新建立焊接流水线。这对企业来说是非常不利的，企业是追求利润为目的的，并且重新建立流水线造成了财力、人力、物力的浪费。于是建立柔性化焊接生产线摆在了企业面前。机器人的出现与应用满足了汽车企业的现代化的需求，实现了焊接生产线的柔性化。那么在车身焊接线上应用的机器人主要有几种：点焊机器人、弧焊机器人和激光焊机器人。这些机器人的应用，使焊接实现了机器人代替工人工作。
点焊机器人：主要进行的是点焊作业，在点与点之间移位时速度比较快，从而减少了移位的时间，通过平稳的动作、长时间的重复工作和准确的定位，取代了笨重、单调、重复的体力劳动，更好地保证了焊点质量，使工作效率得到了很大的提高。它是柔性自动生产系统的重要组成部分，增强了企业应变能力。
弧焊机器人：弧焊过程比点焊过程要复杂得多，对焊丝端头的运动轨迹、焊枪姿态、焊接参数都要求精确控制。具有较高的抗干扰能力和高的可靠性。能实现连续轨迹控制，并可以利用直线插补和圆弧插补功能焊接由直线及圆弧所组成的空间焊缝，还应具备不同摆动样式的软件功能，供编程时选用，以便作摆动焊，而且摆动在每一周期中的停顿点处，机器人也应自动停止向前运动，以满足工艺要求。此外，还应有接触寻位、自动寻找焊缝起点位置、电弧跟踪及自动再引弧功能等。
激光焊接机器人：激光焊接是与传统焊接本质不同的一种焊接方法，是将两块钢板的分子进行了重新组合，使两块钢板融为了一体变为一块钢板，从而提升了车身结构强度。同时在焊接过程中焊接工件变形非常小，一点连接间隙都没有，焊接深度/宽度比高，焊接质量高。从而提升了车身的结合精度。可见机器人的应用，实现了焊接流水线的智能化，实现了焊接生产线的自动化与现代化。
四、机器人在汽车焊接线中的重要应用
汽车工业的飞速发展，加剧了产业间的激烈竞争。特别是对于汽车企业来说，谁先抢占先机，谁就能在竞争中获胜。获胜的关键是生产效率的提高，是科技的创新。特别是机器人的应用，使生产线实现了柔性化、自动化。机器人在焊接线上的应用，可以使各种车型能够进行混线生产，节约了投资成本，在更换新车型时只需要更改焊接机器人运动轨迹的程序，同时可以进行离线编程，节省了时间。焊接机器人不仅使焊接生产线实现了智能化，还极大的提高了焊接线的产品质量和工作效率，减轻了工人的劳动强度，使工作环境得到了改善，并且能替代人完成一些人不能操作的作业任务。特别是最近几年大众汽车实现了焊接技术的飞跃。
激光焊接的车身，使大众在众多的汽车生产企业里成为科技引领者，成了汽车业里的强者。纵观大众能够成功的途径，主要是采用了激光机器人代替人工劳动，将各种光学、机械、电子科学技术与焊接技术有机结合，实现焊接的智能化、精确化和柔性化，从而使焊接质量与生产效率得到提高。
机器人的应用使工厂实现了利润最大化，丰厚的利润又为科技的创新奠定了坚实的基础，从而促进了企业的转型，促进了科技的进步。机器人在汽车工业中的应用，实现在汽车的柔性化生产，减少了投资成本，提高了汽车的产量，实现了轿车进家庭的梦想。
结束语
机器人的应用，缩短产品更新换代的准备周期，减少了设备的投资，减小了劳动强度。同时又提升企业的产品质量，使企业的整体实力和竞争力得到提高。机器人的应用，实现了焊接质量的稳定和提高，保证均一性。机器人技术的应用，有力地推动了世界汽车工业智能化水平的进步，推动了中国汽车工业的跃变。未来机器人必将智能化、微型化，应用于社会的各个领域，促进科技向前发展。
参考文献
[1]一汽大众看护机器人的“高级大夫”――记机器人维修管理专家、全国十大杰出青年岗位能手李天明[J].机械工程师.2009(08)
关键词：机器人；汽车车身；汽车制造；焊装连接技术
中图分类号：TP278 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）09-0031-02
汽车车身在装配和制造过程中会涉及到很多连接技术，并且该装配连接技术的柔性要求也非常高。机器人的机械化行为非常准确，可以在短时间内实现快速装配，并且其装配技术的应用效果非常高。在焊装车身工艺中，机器人系统不仅可以发挥生产优势，还能创造出多种连接技术联合制作的工业生产模式。
1 焊接机器人系统
1.1 焊接机器人系统特征简述
焊接机器人在工业生产过程中，其技术应用特点相对独立，在保持运动自由的情况下，能够按照计算机程序软件设定的程序进行工业操作。自动化是焊接机器人最特殊的功能，除了自动化性能，机器人还可以在短时间内进行机械组建，并且其柔韧程度很高。机器人系统表现出来的多样化功能特征具有很强的时代意义，信息处理功能、先进制造技术、高准确度的操作行为为机器人系统带来了很好的发展空间。
1.2 焊接机器人系统元件
焊装机器人系统的组成构件，主要由以下几部分组成：
（1）焊接机器人主体。主体包括电源控制座以及工作轴，其主体内部结构是机器人完成工业制造生产的基本结构，所以机器人在投入生产过程中，设备检修人员经常会对其主体结构进行维修和技术测试，以保证其主体结构完整。机座、支架等结构连接在焊接机器人主体上，使机器人拥有抓重、灵活变动工艺方向、调节机座位置等功能。
（2）机器人控制器。控制器是连接计算机控制程序的电子信息传送设备，工作人员会通过控制器来操控机器人进行工业生产。因为控制器中安装的电子信号发射器可以在第一时间将工作指令传达给机器人主体，机器人主体对操作指令进行详细分析之后，再进行重复性的工业生产。
（3）转换接头。机器人在工作一段时间之后，其生产、焊接元件会产生相应磨损，这种磨损现象会严重降低生产、焊接元件的工作效果，所以系统会根据机器人运作的次数，定期对其工业生产接头进行更换，以保持机器人随时处在最佳工作状态。
1.3 机器人系统功能性分析
通常情况下，机器人的一切操作工作指令都是由控制器传送的，操作人员通过手动编程，将其所要进行的工业生产动作传达给机器人，机器人进行拼装或焊接工作。随着机器人技术研究的不断深入，其功能性也发生了很大的改变。现阶段，很多汽车车身制造工业纷纷引用了机器人系统，其不仅可以完成传统意义上焊接与拼装工作，还能通过快速转换接头支架形成连续性生产结构，这种连续性生产模式不仅大大提升了车身制造的工作效率，还有效的降低了车身制造的成本。
2 机器人复合应用技术研究
2.1 激光焊接技术
焊接是车身制造工业中的重要组成内容，大部分应用在车身制造的机器人，其运动特性大多体现在焊接方面。由于车身焊接对焊接材料粘合程度的要求很高，所以其焊机技术应具有高强度、高密度、高热度、高速度特点。机器人在进行焊接操作时，要想实现良好的焊接效果，必须对车身材料进行准确的、高密度的集中加热。焊接技术的发展和应用使机器人的硬件设备组成更加完善，加入激光器、光导系统的机器人，其热能控制性能更好。
2.2 在线检测技术
机器人不仅具有很好的工业生产性能，其自动检验功能也非常好。机器人可以在完成一项工业生产任务之后，自动对其作业效果进行视觉检测和质量评估。目前，机器人在车身制造方面的在线检测技术已经发展的较为完善，在检测车身体积、结构、材料质量情况方面出现误差的可能性非常小。机器人主体中的视觉传感器可以通过运动轨迹轻松的测量出操作行为的准确性，同时又因为测量对象通常和机器人主体相连，所以视觉传感器可以利用固定支架实施定点测量，以做到在任何范围内都可以对其操作行为进行效果测量。
2.3 车身点焊技术
点焊技术在传统车身制造工艺中占据主导地位，工作人员在规划车身制造计划时通常会将点焊技术的应用内容作为重点研究项目。随着车身制造技术的革新，制造板材物理性能的改变，机器人在点焊制造工艺中的应用效果越来越好。点焊技术相较于传统焊接技术，其焊接精度、质量都有大幅度提高，并且其技术的灵活应用性能很好，所以点焊技术较为广泛的应用在相对复杂的车身制造工艺领域，在产品性能提升和设备改造方面起到了积极的影响作用。
2.4 车身压合技术
压合技术在制造高品质车身中的应用效果很好，通常采用压机与模具相结合的方式进行形状压合，机器人系统加入压合技术之后，可以与滚轮进行相关的设计配合，在热力压缩的条件下，完成如天窗、四门两盖等高难度车身设计目标。所以压合技术的技术柔韧性，可以大幅度增加机器人实现多品种混合生产，降低汽车企业车身制造的运营成本。
2.5 车身涂胶技术
涂胶技术与焊接技术相同，其主要目的表现车身在制造流程上，功能性的统一化，所以针对不同功能性元件，其采用的涂胶类型也大不相同。在合理利用车身材料物理性质与化学性质的条件下，机器人可以快速的进行减震、密封焊接，制造出不同结构形态的涂胶形状。同时，因为涂胶的化学性质在复杂环境下很容易变形，所以在车身制造过程中，工作人员经常会采用机器人制造，来精确掌握涂胶技术的应用时间以及应用位置。
2.6 车身冲铆技术
冲铆技术在车身制造中的应用效果很好，冲铆效率高，其车身制造成本会大幅度降低。机器人对冲铆技术的掌握情况良好，可以在相对复杂的环境下实现冲孔处理，并在不损坏任何制造元件的前提下，将冲孔与车身螺母铆接在一起，实现车身一体化的制造目标。由此可见，冲铆技术对丰富车身制造材料、提升车身使用性能有很大影响。机器人使用冲铆技术可以提升铆接精度，实现车身各部分元件铝合金连接的制作目标。
3 结语
通过上文对机器人在车身制造工业中的应用进行系统分析可知，机器人系统对实现车身制造工艺生产效率、节约劳动力、降低制造成本方面具有很好的作用。通过机器人参与制造生产，车身制造工艺完成了混合生产的发展目标，并且可以通过改变机器人不同操作程序来完成多种操作行为。针对批量化生产、多样化生产的车身制造产业，机器人拥有的激光连接技术、涂胶技术、点焊技术、在线检测技术在制造发展上占有绝对性优势。
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引言
焊接机器人的优点在于:焊接参数稳定，大幅提高了焊接产品的质量;使操作工人远离焊接弧光、烟雾和焊渣飞溅的侵害，极大地改善了工作条件;可以24h连续工作，大幅提高了劳动生产率。我国的工业机器人自上世纪一七五科技攻关开始起步，经过30多年的发展，在机器人的设计、制造、控制系统、传感器技术和智能应用方面都取得了长足的发展，弧焊机器人已广泛应用在汽车及装备制造等领域的焊装线上。科学技术的不断发展，使工业生产系统不断向大型复杂开放的方向发展，反过来又对焊接机器人等工业技术提出了更高的要求，虚拟仿真技术、人工智能控制和多智能体协同工作系统等高新技术正成为焊接机器人技术研究的热点，不断推进焊接机器人向着更先进的数字化、信息化、智能化方向发展。
1虚拟仿真高新技术
虚拟仿真技术是在信息处理技术和网络技术发展的基础上，将先进的仿真技术手段与网络技术相结合，对事件的现实性从时间和空间上进行分解后重新组合的技术。这一技术包括了三维计算机图形学技术、人机交互技术、多功能传感技术、人工智能、高清晰度的显示技术以及网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。在机器人研发设计阶段，由于机器人的机械手是多自由度的空间连杆机构，如果采用传统的力学和运动学理论来进行计算分析，那么难度非常大。如果利用计算机虚拟仿真技术，将机械手的几何参数及各组成零件的结构和力学特征与机器人学理论结合，运用三维设计软件将其模拟出来，再对其进行模拟运动和受力分析，就可以得到直观且可靠的结果。在机器人试验过程中，由真实设备和计算机仿真系统综合组成虚拟现实环境，让机器人在仿真环境中模拟正常工作状态，这样不仅加快了机器人系统的实际应用能力检测的进度，也缩短了其在工作环境中的安装和调整周期，更避免了许多在常规计算中难以测算的动态障碍、十涉等问题。
2多智能体协调控制高新技术
多智能体协调控制系统是指多个智能体通过系统控制互相协调、配合，协同工作，能够共同完成一项工作任务的组合系统，是近年来刚刚兴起的一项开放J陛智能新技术。多智能体协调控制系统是在单体智能机器人的基础上，为了适应复杂工作而将多个机器人的工作组合协调，相互关联。在搭建该控制系统时，重点考虑多个智能体的协调运作，即每个智能体按控制要求，在规定时间和空间内完成既定任务，且与相关联的智能体在时间和动作上协调一致，相互间有信息交互，具备一定的调节反馈能力。多智能控制体系利用一个控制系统，组成一个庞大的复杂的体系，完成复杂的工作目标，解决了一个全局性问题。其特点在于，将本应非常复杂的硬件和软件控制系统，分解成了相对简单的、独立的、相互间有信息反馈、彼此协调的多个单智能体单元。整个系统实现了资源共享、信息互通、互相协调、互相控制，通过易于管理、可灵活调整的多个单体，完成各种复杂的工作任务。
3智能传感器高新技术
近年来，随着微电子技术的不断发展，传感器技术也得到了长足进步，在传统传感器的基础上，发展起了多种新型智能传感器。在焊接机器人领域应用的有电弧传感器、超声波触觉传感器、静电电容式距离传感器、基于光纤陀螺惯性测量的三维运动传感器，以及包括光谱、光纤、红外等在内的光传感器等。智能传感器技术对机器人技术向高精方向发展起到了重要的推动作用。电弧传感器的工作原理是直接从焊接电弧本身获取焊缝偏差信息，不需要任何附加装置，具有成本低、实时性强等优点。采用了视觉传感器的机器人，通过视觉控制不需要预先对工业机器人的运动轨迹进行示教或离线编程，可节约大量的编程时间，提高生产效率和加工质量。同时，为了使智能机器人系统获取更加全面、准确的环境信息，以满足其综合决策的需要，一种以多传感器联合为基础的信息采集处理系统，即多传感器智能信息融合技术也应运而生，与传统只能测量一种信息的智能传感器相比，其性能大为提高。
4结语
机器人系统的研究是复杂的跨学科领域研究，其最完美的蓝图就是希望机器人能像人类一样思考、判断和决策，并富有各种感觉系统，目前根据人类感官原理设计的机器人视觉控制系统、皮肤触觉控制系统、神经网络控制系统等，对动态、非连续的焊接系统已经有很好的适应能力。另外，焊接机器人的遥控及监控技术、机器人半自主和自主技术、多机器人和操作者之间的协调控制，通过网络建立大范围内的机器人遥控系统等技术也正成为研究的热点方向。
作者:刘利萍 单位: 长春职业技术学院
