時間：2022-09-24 22:26:31
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇焊接機(jī)械，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：臥式 智能 機(jī)械手焊接機(jī)床
引 言
農(nóng)業(yè)機(jī)械作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，是加快社會主義新農(nóng)村建設(shè)，促進(jìn)糧食增產(chǎn)增收的重要支撐。我國的農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展已經(jīng)站在新階段的起點(diǎn)上，向更新的高度繼續(xù)邁進(jìn)。本項(xiàng)目研究的目的在于解決農(nóng)機(jī)具產(chǎn)品在關(guān)鍵部件在實(shí)施焊接時仍舊采用傳統(tǒng)工藝，不能保證焊接質(zhì)量，導(dǎo)致機(jī)具田間作業(yè)時焊接件斷裂故障頻繁發(fā)生，造成售后服務(wù)壓力大，費(fèi)用高，而且工作效率低，不能滿足規(guī)模化生產(chǎn)的要求，嚴(yán)重制約農(nóng)機(jī)具制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，及傳統(tǒng)設(shè)備、傳統(tǒng)工藝焊接員工勞動強(qiáng)度大，焊弧產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻射、焊條熔化時產(chǎn)生的有害氣體，容易對操作人員造成傷害的技術(shù)難題，讓操作人員遠(yuǎn)離輻射和有害氣體傷害的同時，減輕勞動強(qiáng)度，減少焊后清除焊渣環(huán)節(jié)，提高工作效率，確保產(chǎn)品質(zhì)量，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供質(zhì)量更加可靠的優(yōu)良裝備。因此，本項(xiàng)目研究的開發(fā)是非常必要的，其目的在于為農(nóng)機(jī)具產(chǎn)品制造業(yè)提一種先進(jìn)適用的焊接裝備，讓行業(yè)員工遠(yuǎn)離傷害，確保安全生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)進(jìn)步，推動糧食生產(chǎn)安全。
目前，農(nóng)機(jī)具制造業(yè)大部分都存在著規(guī)模小，設(shè)備陳舊，尤其是在關(guān)鍵部件（如旋耕機(jī)刀軸、還田機(jī)刀軸）的焊接方面，仍舊采用傳統(tǒng)設(shè)備，沿用傳統(tǒng)工藝，這樣不僅員工勞動強(qiáng)度大，工作效率低，不適應(yīng)規(guī)模化生產(chǎn)的要求。而且難以保證焊接質(zhì)量，導(dǎo)致機(jī)具田間作業(yè)時焊接件斷裂故障頻繁發(fā)生，造成售后服務(wù)壓力大，費(fèi)用高，嚴(yán)重制約著農(nóng)機(jī)具制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步[1]。為解決上述技術(shù)難題，研究改進(jìn)一種用于農(nóng)機(jī)具關(guān)鍵部件焊接的臥式智能機(jī)械手焊接機(jī)床，已成為促進(jìn)農(nóng)機(jī)具制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展當(dāng)務(wù)之急。
一、技術(shù)指標(biāo)
該項(xiàng)目產(chǎn)品臥式智能機(jī)械手焊接機(jī)床，經(jīng)生產(chǎn)試驗(yàn)和用戶使用，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足農(nóng)機(jī)具關(guān)鍵部件——耕作刀軸定位對焊的工藝要求，產(chǎn)品經(jīng)河南省農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站檢測，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。其技術(shù)指標(biāo)如下：
1.外形尺寸為290×87×145（長×寬×高單位：cm）；
2.機(jī)床最大工作長度2000mm；
3.機(jī)床回轉(zhuǎn)半徑≥2500 mm；
4.工作效率≥500mm／min—800 mm／min；（定位對焊≥30）
5.使用可靠性≥95%；
6.整機(jī)質(zhì)量≤2500kg；
7.功率配置15Kw。
二、主要參數(shù)
1.有效度100%；
2.漏焊率0；
3.夾渣率0；
4.氣孔率0；
5.焊層厚度6.77mm；
6.焊合工件準(zhǔn)確度0.196 mm；
7.定位對焊工作效率33.1 mm；
（8）焊縫粗糙度0.25 mm。
三、產(chǎn)品性能
該項(xiàng)目產(chǎn)品臥式智能機(jī)械手焊接機(jī)床，主要適用于農(nóng)機(jī)具耕作機(jī)械旋耕機(jī)刀軸、旋播機(jī)刀軸、免耕機(jī)刀軸、滅茬機(jī)刀軸及秸稈粉碎還田機(jī)刀軸的定位對焊, 與現(xiàn)有電焊機(jī)相比，具有自動化程度高，安全系數(shù)高，能耗低，操作方便，工作效率高，員工勞動強(qiáng)度小，無強(qiáng)烈焊弧對眼睛和面部輻射傷害，無有害氣體產(chǎn)生，對焊位置準(zhǔn)確、焊縫飽滿、焊層厚度均勻、粗糙度低、焊后無需清理焊渣，焊后無夾渣、無氣孔、無漏焊等明顯特點(diǎn)。
四、技術(shù)原理簡介
本機(jī)床實(shí)現(xiàn)了一鍵式操作，操作人員只需按動一下作業(yè)鍵，即可完成刀軸定位對焊的全過程[2]。作業(yè)時，操作人員接通電源，首先將所焊刀軸的軸身直徑、刀座數(shù)量、每組刀座夾角、刀座分布距離、分布螺旋角等技術(shù)參數(shù)輸入顯示器，經(jīng)可編程序控制器處理[3-4]，再啟動機(jī)床和空壓機(jī)，人工在刀座導(dǎo)向器內(nèi)裝滿刀座，將軸盤、軸管、軸頭分別按要求裝入對應(yīng)位置，扳動氣缸操作手柄將各結(jié)合部頂壓到位的同時，機(jī)床開始工作[5]。其工作程序是：刀軸旋轉(zhuǎn)一周的同時，活動焊槍及固定焊槍工作，分別將軸盤和軸頭與軸管焊合在一起；然后，電磁鐵運(yùn)行到刀座導(dǎo)向器下端口時，在氣缸推動下，排出的刀座被電磁鐵吸附，運(yùn)送到焊合位置的同時[6]，被壓頭壓牢在軸身上，由活動焊實(shí)施后定位對焊，這樣電磁鐵持續(xù)往返送刀座，刀座按旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動，活動焊槍按刀座排列距離縱向移動，完成刀軸定位對焊全過程。
五、改進(jìn)設(shè)計要點(diǎn)
（一）智能調(diào)控裝置的設(shè)計改進(jìn)
該裝置是本機(jī)床研究制造的核心，它是機(jī)床的大腦和是指揮部。通過研究設(shè)計、試驗(yàn)、改進(jìn)，我們最終采用了可編程序控制器，控制器數(shù)字輸出信號經(jīng)驅(qū)動器控制步進(jìn)電機(jī)，由步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行操作者輸入的各種數(shù)據(jù)，調(diào)控機(jī)床作業(yè)的全過程。它實(shí)現(xiàn)了到機(jī)床在用于不同軸身直徑、不同刀座排列方式、不同工作長度時、不同刀座數(shù)量及不同刀座幾何形狀，在刀軸上定位對焊各種工件時，自動供給刀座的位置、及壓緊的時間準(zhǔn)確度、自動調(diào)整焊槍焊咀的伸縮長度的靈活性及焊位的準(zhǔn)確度；驅(qū)動裝置自動旋轉(zhuǎn)角度及時間的準(zhǔn)確度，不同工件與軸身焊合焊層厚度的自動調(diào)整等，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。經(jīng)過試驗(yàn)其結(jié)果表明，該智能調(diào)控裝置的性能完全滿足了設(shè)計要求，操作方便，安全可靠。
（二）刀座自動供給裝置的設(shè)計改進(jìn)
刀座自動供給裝置主要用于機(jī)床工作時，在自動供給刀座的同時壓緊刀座。該裝置上設(shè)有刀座導(dǎo)向器，導(dǎo)向器出口與電磁鐵相接，刀座的導(dǎo)出靠氣缸推送，利用可編程序控制器輸出信號，通過驅(qū)動器、電磁閥控制氣缸工作將刀座導(dǎo)出，利用電磁鐵的吸附作用將刀座供送至焊合位置后，然后由電磁鐵座上的壓頭將刀座壓牢，再由移動焊槍做定位對焊。整個過程在可編程序控制器輸出信號的指揮下能準(zhǔn)確無誤的完成，既保證了刀座供給的位置、壓緊的時間和準(zhǔn)確度，又保證了刀座與軸心線的垂直度等。
（三）軸盤固定和軸端固定裝置的設(shè)計制造
盤端固定裝置和軸端固定裝置主要用于焊合時刀軸的固定，主要關(guān)鍵在于確保軸身各部裝卡的位置度，實(shí)施刀座定位對焊過程中刀軸旋轉(zhuǎn)的靈活性，穩(wěn)定性和焊后刀軸的同軸度。為了確保軸身各工件裝卡的位置度、旋轉(zhuǎn)的靈活性、穩(wěn)定性和焊后刀軸的同軸度，我們在軸端固定裝置設(shè)計有液壓缸，利用氣缸帶動頂尖定位，既方便可靠，又能確保位置度、靈活性、穩(wěn)定性。為了確保刀軸焊后的同軸度，通過研究試驗(yàn)，采用軸盤固定支架和軸端固定支架配套隅件加工的方法來解決兩個固定裝置的同軸度。
（四）驅(qū)動裝置的設(shè)計制造
該裝置主要用于機(jī)床工作時刀軸旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)速度、活動焊槍移動位置的準(zhǔn)確度等。為了確保機(jī)床工作時刀軸旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)速度、活動焊槍移動位置的準(zhǔn)確度，采用電機(jī)帶動絲杠的方式來實(shí)現(xiàn)焊槍的縱向移動，刀軸的旋轉(zhuǎn)移動由同步電機(jī)、同步輪及同步帶來完成，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)由可編程序控制器輸出的信號來控制。試驗(yàn)結(jié)果和用戶使用信息表明，電機(jī)、絲杠帶動焊槍縱向移動，同步電機(jī)、同步輪及同步帶帶動刀軸旋轉(zhuǎn)的應(yīng)用，能夠確保焊槍移動位置的準(zhǔn)確度和刀軸的旋轉(zhuǎn)角度的準(zhǔn)確度。
六、改進(jìn)后效果
七、結(jié)束語
在改進(jìn)研發(fā)過程中解決了如下關(guān)鍵技術(shù)：（1）智能調(diào)控裝置的靈敏度及準(zhǔn)確可靠性；（2）刀座自動供給裝置的準(zhǔn)確可靠性；（3）軸盤固定與軸端固定裝置的同軸度；（4）驅(qū)動裝置的可靠性；（5）實(shí)現(xiàn)了一鍵式操作。
參考文獻(xiàn):
[1]張?zhí)m青．壓路機(jī)振動輪自動焊接機(jī)械手的開發(fā)應(yīng)用 [J]．機(jī)電技術(shù).2009. (6) ：16-18．
[2]戴珊珊．新型簡易五自由度焊接機(jī)械手的設(shè)計[J]．液壓與氣動.2011.(12) ：62-63．
[3]黃榮、肖勇．4自由度簡易焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析[J]．機(jī)械制造.2011. (7) ：16-18．
[4]李坤、楊家軍．5自由度焊接機(jī)械手的運(yùn)動學(xué)研究[J]．機(jī)械工程師.2007.（4）：20-21．
世界各國及國內(nèi)以焊接業(yè)為主導(dǎo)的生產(chǎn)廠（如鍋爐、橋梁、重型及工程機(jī)械行業(yè)）一直在積極地采用國際先進(jìn)的焊接工藝和設(shè)備。利用這些先進(jìn)的工藝和設(shè)備提高了焊接質(zhì)量，降低了焊接成本，改善了工人的勞動條件。目前由于市場激烈，提高生產(chǎn)率，使工藝合理化以及降低成本顯得十分重要。
世界大多數(shù)發(fā)達(dá)國家，根據(jù)各自的特點(diǎn)，焊接車間大量使用柔性焊接系統(tǒng)（FWS）和高水平全自動焊接系統(tǒng)，在勞動力不足，企業(yè)員工高支出費(fèi)用的情況下，使焊接質(zhì)量，生產(chǎn)效率均保持世界領(lǐng)先地位，顯示出良好的經(jīng)濟(jì)效益。
但是我國，由于勞動力充裕，人員素質(zhì)較低，以及一些其客觀存在方面的原因，就不宜照學(xué)發(fā)達(dá)國家的做法，應(yīng)當(dāng)根據(jù)我國的特點(diǎn)，在低成本焊接方面走我們自己的路。
所謂低成本焊接，即明顯區(qū)別于傳統(tǒng)的手工電弧焊和先進(jìn)的焊接機(jī)器人及柔性焊接系統(tǒng)（FWS），而采用優(yōu)質(zhì)，高效，節(jié)能的焊接技術(shù)，且焊接設(shè)備投資不大，利用率較高，投資回收期較短。焊接過程中焊絲自動送進(jìn)或配備自動行走等機(jī)構(gòu)，在焊接質(zhì)量，生產(chǎn)效率，降低焊材消耗，節(jié)約能源等方面均有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。典型的方法有CO2氣體保護(hù)焊和埋弧焊等。
1我國焊接機(jī)器人的使用情況
1996年，中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會和中國焊接學(xué)會對全國焊接機(jī)器人在制造業(yè)中的應(yīng)用情況作了全面調(diào)查，結(jié)果表明：
（1）我國使用焊接機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)的工廠約有70家左右。焊接機(jī)器人的總數(shù)達(dá)500臺（含大專院校、培訓(xùn)和科研用的焊接機(jī)器人）。
（2）工程機(jī)械行業(yè)所擁有的焊接機(jī)器人臺數(shù)占總數(shù)的16%，排在汽車制造業(yè)47%及汽車零部件制造業(yè)18%以后，居第三位。
（3）工程機(jī)械行業(yè)所擁有的弧焊機(jī)器人占30%僅資助于汔車制造行業(yè)的37%。
（4）工程機(jī)械行業(yè)弧焊機(jī)器人臺數(shù)雖然沒朋汽車行業(yè)多，但是其機(jī)器人的水平比菘它主要行業(yè)的都高一些。例如工程機(jī)械徒行業(yè)中弧焊機(jī)器人幾乎全部配備有接觸尋位及電弧跟蹤系統(tǒng)，并具有機(jī)器人與變位協(xié)調(diào)運(yùn)動的功能，而且全國僅有五條最先進(jìn)的柔性焊接生產(chǎn)線（FWS）全部都安裝在工程機(jī)械制造廠中。
關(guān)鍵詞：節(jié)能環(huán)保；焊接；應(yīng)用；
中圖分類號：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
近年來，很多國家都將節(jié)能、環(huán)保作為今后發(fā)展的方向，我們國家也不例外。在焊接技術(shù)的應(yīng)用上，我國落后于國際先進(jìn)水平，因此，在今后的發(fā)展過程中，我們應(yīng)當(dāng)通過技術(shù)創(chuàng)新，提高焊接質(zhì)量，提高工作效率，堅持節(jié)能、環(huán)保的發(fā)展理念，使我國焊接技術(shù)跨上一個新的臺階，步入國際先進(jìn)水平。
一、節(jié)能環(huán)保高效技術(shù)在焊接中的應(yīng)用
1.逆變焊機(jī)
逆變焊機(jī)具有焊接性能好、動特性好、動態(tài)反應(yīng)速度快、質(zhì)量輕、體積小、焊接速度快、效率高、多功能等優(yōu)點(diǎn)，因此易于實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)械化和自動化；逆變電源功率因數(shù)達(dá)0.95以上，總體效率可以達(dá)到85%~92%，比傳統(tǒng)焊機(jī)平均節(jié)電25%~60%，空載時電耗只有30~50W，節(jié)能效果明顯。為了說明逆變焊機(jī)的節(jié)能效果和優(yōu)越性，把逆變式弧焊整流器和幾種傳統(tǒng)的弧焊機(jī)主要技術(shù)性能指標(biāo)列于表l，以便對比。
表1逆變式弧焊整流器與傳統(tǒng)弧焊機(jī)主要性能比較
2.熔化極氣體保護(hù)焊
熔化極氣體保護(hù)焊(GMAW)具有高效、節(jié)能和便于自動化的特點(diǎn)，是目前用得最多的一種焊接方法也是自動線上和焊接機(jī)器人的首選熔焊方法。據(jù)不完全統(tǒng)計，在汽車零部件、集裝箱和工程機(jī)械行業(yè)中，基本上全部采用氣體保護(hù)焊；而一般機(jī)械、鐵路車輛和重型機(jī)械行業(yè)的比例都超過50%；在造船、鍋爐和金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)由于埋弧自動焊的用量較大，CO2氣體保護(hù)焊的比例相對較低。隨著實(shí)踐的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)由不同氣體組成的混合氣體比用單一氣體更易得到好的焊接結(jié)果。現(xiàn)在，采用混合氣體的趨勢越來越強(qiáng)，混合氣體的種類也越來越多，探索其在GMAW中的影響規(guī)律有著極大的社會效益。
3.智能機(jī)器人焊接
近些年，隨著模糊控制理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)及專家系統(tǒng)理論的發(fā)展，模擬焊工操作的智能控制方法已經(jīng)在焊接過程中成功應(yīng)用，對焊縫成形的質(zhì)量取得了較好的控制結(jié)果。國內(nèi)外對遙控技術(shù)的研究成果較多，遙控焊接正向著實(shí)用化的方向發(fā)展。美國發(fā)射到火星上的索杰納機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。目前，關(guān)節(jié)式焊接機(jī)器人已在汽車制造、航空航天、工程機(jī)械、船舶等行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，但對一些危險、惡劣及特殊環(huán)境下，例如航天空間、深海作業(yè)、管道內(nèi)外焊接等，傳統(tǒng)的關(guān)節(jié)式焊接機(jī)器人難以完成，為此需要研究發(fā)展新型的特種焊接機(jī)器人，我國在管道焊接機(jī)器人、水下焊接機(jī)器人、爬壁焊接機(jī)器人、球罐焊接機(jī)器人等方面進(jìn)行了研究，培養(yǎng)了隊(duì)伍，取得了一批研究成果，在某些技術(shù)方面達(dá)到了國際先進(jìn)水平。
4.振動焊接技術(shù)
振動焊接技術(shù)是在金屬焊接的過程中，對被焊件施加振動處理的一項(xiàng)焊接工藝，它起到細(xì)化晶粒的作用，在熱狀態(tài)下通過熱塑性變形來調(diào)整應(yīng)變而降低殘余應(yīng)力，這樣可有效防止焊接裂紋的形成和工件的畸變，提高構(gòu)件的疲勞壽命，增強(qiáng)焊縫的力學(xué)性能，達(dá)到提高焊接質(zhì)量的目的。并且可以省去焊后消應(yīng)力處理，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。可以預(yù)言，振動焊接的推廣和應(yīng)用必將給焊接生產(chǎn)行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。大連理工大學(xué)的陳源從振動焊接減少焊接變形方面，采用先進(jìn)的有限元方法進(jìn)行了計算，論證了振動焊接在控制變形方面的作用;劉峰研究了振動焊接對焊接裂紋的影響，通過理論分析和數(shù)值模擬指出振動焊接在防止和減少焊接裂紋方面具有明顯的效果。
國外也對振動焊接進(jìn)行了研究。Tseng研究了焊弧擺動對焊接質(zhì)量的影響，指出由于擺動的作用，使得焊接速度得以提高有利于焊接凝固，提高焊接區(qū)的力學(xué)性能。TewariSP詳細(xì)研究了軸向振動對焊接件拉伸特性的影響，其結(jié)論是：經(jīng)過振動焊接的構(gòu)件的屈服強(qiáng)度、極限拉伸強(qiáng)度和破壞強(qiáng)度有顯著提高。
二、節(jié)能環(huán)保高效技術(shù)在焊接輔助工藝中的應(yīng)用
1.振動時效
振動時效(VSR)是利用一受控振動能量對金屬工件進(jìn)行處理，以消除工件殘余應(yīng)力。振動時效的顯著優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能環(huán)保、降低成本、縮短周期。與熱時效相比，節(jié)約成本90%以上，節(jié)能95%以上，節(jié)約投資90%以上。振動時效快，一般僅需30min,最長不超過1h，而且設(shè)備輕便，工藝簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，優(yōu)點(diǎn)很突出。VSR在我國從無到有，現(xiàn)已有幾千臺VSR設(shè)備在我國機(jī)床、模具、鍛壓、航空、發(fā)電等行業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)行[7]。節(jié)能減排效果明顯的頻譜諧波振動時效技術(shù)與傳統(tǒng)的熱時效相比，振動時效技術(shù)節(jié)能95%以上，完全克服了以煤為燃料的熱時效爐存在的嚴(yán)重污染問題，實(shí)現(xiàn)零排放。與傳統(tǒng)亞共振相比，頻譜諧波振動時效技術(shù)的應(yīng)用覆蓋而從原有的23%提高到了100%，并徹底解決了傳統(tǒng)亞共振技術(shù)噪音大、應(yīng)用而窄、工藝操作復(fù)雜、長期無法納入企業(yè)正式生產(chǎn)工藝問題。推廣應(yīng)用頻譜諧波振動時效技術(shù)具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
2.隨焊錘擊
隨焊錘擊是在焊接過程中通過實(shí)時錘擊焊縫及近縫區(qū)金屬材料從而消除或減小焊后金屬塑性影響的一種加工工藝。利用隨焊錘擊技術(shù)能夠有效地控制焊接橫向及縱向收縮變形，實(shí)時調(diào)整焊接接頭的殘余應(yīng)力分布狀態(tài)，從而真正實(shí)現(xiàn)動態(tài)低應(yīng)力、無熱裂、小變形焊接。因此，能節(jié)約大量的能源和資金，給國家和企業(yè)將帶來前景廣闊的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
對于不同的試件和焊接條件，應(yīng)采用不同的焊接錘擊參數(shù)，但現(xiàn)有的隨焊錘擊裝置存在參數(shù)調(diào)節(jié)困難，個別參數(shù)調(diào)節(jié)不可實(shí)現(xiàn)等缺點(diǎn)，所以提出了參數(shù)可調(diào)的隨焊錘擊方式。可調(diào)隨焊錘擊方式采用錘擊頻率控制，保證被處理金屬在每次錘擊間隔中有充分的時間進(jìn)行塑性反彈，使之在而內(nèi)產(chǎn)生兩維塑性伸長，釋放焊接過程中的殘余拉應(yīng)變，大幅度提高了焊接接頭的疲勞強(qiáng)度。錘擊力、錘擊距離的控制均采用按鈕控制，電機(jī)調(diào)節(jié)，使其參數(shù)的調(diào)整方便可靠，從而保證焊接過程中當(dāng)焊接材料和焊接條件變化時可隨時調(diào)整錘擊參數(shù)，進(jìn)一步提高焊機(jī)的工作效率。
三、結(jié)束語
雖然我國在節(jié)能環(huán)保高效焊接技術(shù)應(yīng)用方而做了大量工作，并取得了可喜的成績，但與先進(jìn)國家相比，還有相當(dāng)大的差距。因此要繼續(xù)大力推廣節(jié)能環(huán)保高效焊接技術(shù).加強(qiáng)消化吸收引進(jìn)的高效節(jié)能焊接技術(shù)，并創(chuàng)新提高，克服總是依賴進(jìn)口的思想。
參考文獻(xiàn):
【1】盧薇，李之中，馬新國.逆變焊機(jī)的研究與探討[J].山西機(jī)械，2001
【2】林尚揚(yáng)，關(guān)橋.我國制造業(yè)焊接生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].熱加工,2004
【3】許燕玲，林濤，陳善本.焊接機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀與研究發(fā)展趨勢[J].金屬加工，2010.
【4】朱政強(qiáng)，陳立功，倪純珍.振動焊接}_藝的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].焊接,2003
【5】馬曉麗，華學(xué)明，吳毅雄.高效焊接技術(shù)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].焊接,2007
【6】關(guān)橋.動態(tài)控制焊接應(yīng)力與變形技術(shù)基礎(chǔ)研究[Z].國家自然科學(xué)基金巾請書，1990.3
【關(guān)鍵詞】制造技術(shù)；焊接；自動化；機(jī)器人
一、工藝對焊接機(jī)器人的基本要求
焊接機(jī)器人是典型的工業(yè)機(jī)器人。在實(shí)際焊接中，弧焊機(jī)器人仰面要高精度的移動焊槍沿著焊縫運(yùn)動并保證焊槍的姿態(tài)，另一方面在運(yùn)動中不斷協(xié)調(diào)焊接參數(shù)。焊接工藝對焊接機(jī)器人的基本要求可歸納如下：（1）具有高度靈活的運(yùn)動系統(tǒng)。能保證焊槍實(shí)現(xiàn)各種空間軌跡的運(yùn)動，并能在運(yùn)動中不斷調(diào)整焊槍的空間姿態(tài)，因此，運(yùn)動系統(tǒng)最少需要具有5～6個自由度。（2）具有高精度的控制系統(tǒng)。其定位精確，對點(diǎn)焊機(jī)器人應(yīng)該達(dá)到±1mm，對弧焊機(jī)器人應(yīng)該至少達(dá)到±0.5mm，其中參數(shù)控制精度應(yīng)該達(dá)到1%。（3）其示教記憶的容量至少能保證機(jī)器人能夠連續(xù)工作1小時。對點(diǎn)焊機(jī)器人應(yīng)該至少儲存200～1000個位置點(diǎn)，對弧焊機(jī)器人應(yīng)至少儲存5000～10000個點(diǎn)位。（4）可設(shè)置和再現(xiàn)與運(yùn)動相聯(lián)系的焊接參數(shù)，并能和焊接輔助設(shè)備交換到位信息。
二、焊接機(jī)器人的速度雅克比與速度分析
（1）焊接機(jī)器人可以簡單地理解為焊接用機(jī)械手，和一般工業(yè)機(jī)器人相似。對于n自由度的機(jī)器人的情況，關(guān)節(jié)變量可以把廣義關(guān)節(jié)變量q表示為[q1 q2…qn]T。當(dāng)關(guān)節(jié)為轉(zhuǎn)換關(guān)節(jié)時qi=θi，當(dāng)關(guān)節(jié)位移動關(guān)節(jié)時qi=di，dq=[dq1 dq2…dqn]T，反映了關(guān)節(jié)的微小運(yùn)動。機(jī)器人末端在操作空間的位置和方式可用末端手抓的位置X來表示，它是關(guān)節(jié)變量的函數(shù)X=X（q）。函數(shù)X是一個6維列向量dX=[q1 q2…qn]T[dx，dy，dz，δφy，δφz]T，反映了操作空間的微小運(yùn)動。它由機(jī)器人末端微小線位移和微小角位移組成的，可表示為：dx=J（q）dq。式子中，J是6*n的偏導(dǎo)數(shù)矩陣，成為n自由度機(jī)器人速度雅克比矩陣。它的第i行第j列的元素為：J■=■（i=1，2，3，4，5，6；j=1，2，3…n）。（2）焊接機(jī)器人的速度分析。對dx=J（q）dq左右兩邊各除以dt：■=J（q）■，或者V=J（q）■。V代表機(jī)器人末端在操作空間中的廣義速度，■代表機(jī)器人關(guān)節(jié)在關(guān)節(jié)空間中的關(guān)節(jié)速度。所以：■=J-1V。J-1稱為機(jī)器人的逆速度雅克比。
三、激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)
激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)是激光焊接與氣體保護(hù)焊的聯(lián)合，兩種焊接熱源同時作用于一個焊接熔池。隨著激光器和電弧焊設(shè)備性能的提高，以及激光器價格的不斷降低，同時為了滿足生產(chǎn)的迫切需求，激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)近年來成為焊接領(lǐng)域最重要的研究課題之一。激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)之所以受到青睞是由于其兼各熱源之長而補(bǔ)各自之短，具有1+1>2或更多的“協(xié)同效應(yīng)”。與激光焊接相比，對裝配間隙的要求降低，因而降低了焊前工件制備成本；另外由于有填充焊絲消除了激光焊接時存在的固有缺陷，焊縫更加致密。與電弧焊相比提高了電弧的穩(wěn)定性和功率密度，提高了焊接速度和焊縫熔深，熱影響區(qū)變小，降低了工件的變形，消除了起弧時的熔化不良缺陷。在這點(diǎn)上特別適合鋁及其合金的焊接。激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)是對激光焊接的重大發(fā)展，焊接同樣板厚的材料可降低激光功率一半左右，因此大大降低了企業(yè)的投資成本，該技術(shù)的發(fā)展對推動激光焊接的普及將起重要的作用。
國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢：（1）工業(yè)機(jī)
器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單機(jī)價格不斷下降。（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)。（3）工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。
參 考 文 獻(xiàn)
【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 .
【關(guān)鍵詞】弧焊機(jī)器人；電弧跟蹤；精度；技術(shù)研究
【Keywords】arc welding robot ； arc tracking； precision ； technical research
【中圖分類號】TP242；TG409 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）06-0182-02
1 引言
弧焊機(jī)器人設(shè)備具有焊接質(zhì)量穩(wěn)定、焊接效率高、可持續(xù)作業(yè)等特點(diǎn)，近幾年發(fā)展迅速，已廣泛運(yùn)用于橋梁、建筑鋼結(jié)構(gòu)、工程機(jī)械、造船等領(lǐng)域。
工程機(jī)械構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體型龐大，對焊接要求比較高，用焊接機(jī)器人編程時難度較大，在機(jī)器人焊接過程中容易出現(xiàn)跟蹤精度低下的現(xiàn)象，從而出現(xiàn)焊縫焊偏的質(zhì)量缺陷，需要進(jìn)行人工返工返修，這樣不僅降低了生產(chǎn)效率，同時也嚴(yán)重影響了部件的焊接質(zhì)量，因此應(yīng)盡量避免焊接機(jī)器人出現(xiàn)焊偏的問題，這就需要我們進(jìn)一步研究影響弧焊機(jī)器人跟蹤精度的控制因素，并制定措施進(jìn)行改進(jìn)[1]。
各種焊接缺陷中，焊偏缺陷返修難度大，時間長，而焊偏問題與機(jī)器人跟蹤精度有密切的關(guān)系，下文將重點(diǎn)分析跟蹤精度偏低產(chǎn)生的原因，并提出提升弧焊機(jī)器人跟蹤精度的對策。
2 中厚板焊接機(jī)器人系統(tǒng)
目前我公司采用的焊接機(jī)器人系統(tǒng)為神戶集團(tuán)的電弧焊接機(jī)器人“ARCMAN系列”。機(jī)器人由本體、變位機(jī)、移動裝置、焊接裝置、控制系統(tǒng)組成。
3 弧焊機(jī)器人跟蹤系統(tǒng)介紹
在焊接過程焊槍會發(fā)生擺動，擺到兩側(cè)時由于干伸長變短導(dǎo)致電流增加，擺到中心時由于干伸長變長導(dǎo)致電流減小，電弧傳感器就是利用這個原理實(shí)現(xiàn)電弧跟蹤的。如果焊炬以焊縫為中心擺動，則擺到兩側(cè)時的干伸長是對稱的，電流波形也是對稱的，如果焊炬偏到某一側(cè)，則該側(cè)的干伸長變短電流較大，另外一側(cè)的干伸長變長電流較小，兩邊電流波形不對稱，系統(tǒng)據(jù)此可判斷出焊炬已經(jīng)偏離焊縫中，然后再據(jù)此調(diào)節(jié)焊炬位置使焊炬回到焊縫中心位置。
4 提高電弧跟蹤精度措施
電弧跟蹤與編程質(zhì)量、保護(hù)氣體種類、焊絲種類、焊絲直徑、焊絲伸出長度、焊接源種類、坡口形式、母材材質(zhì)、各種焊接條件、機(jī)器人命令選擇等有密切的關(guān)系，因此只要上述一個條件改變，都會造成電弧跟蹤性能變化。因此，必須進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，通過穩(wěn)定的焊接條件保證電弧的跟蹤精度。
4.1 焊接程序命令選擇
弧焊機(jī)器人編程過程，需要添加合適的編程命令以提高電弧跟蹤精度。
4.1.1 電弧傳感命令
電弧傳感功能是在焊接中自動檢測焊接線的位置，追蹤位置偏移的功能，在電弧傳感中有焊接線跟蹤和坡口幅度跟蹤，因此增加電弧傳感功能，可以在很大程度上保證電弧跟蹤的準(zhǔn)確性。
為了使電弧傳感功能起作用，必須設(shè)定自動條件命令或者數(shù)據(jù)庫的呼出命令。電弧傳感功能在設(shè)定自動條件命令或者數(shù)據(jù)庫呼出命令時，通過選擇“電弧傳感 有效”變?yōu)橛行А?/p>
在程序中增加“電弧傳感命令”，這種功能是在焊接中自動檢測焊接線位置，追蹤位置偏移的功能，主要分為左右方向跟蹤和上下方向跟蹤[2]。
但是，通過呼出數(shù)據(jù)庫或者自動條件命令進(jìn)行個別設(shè)定的時候，必須設(shè)定擺動條件。
4.1.2 傳感糾正量的反映功能
傳感糾正量的反映功能，是通過取得已經(jīng)存的傳感功能檢測到的位置偏移糾正量，將此糾正量在任意的步驟反映的功能。其可以取得3方向傳感、焊接長傳感、圓弧傳感、開始點(diǎn)傳感（包含多點(diǎn)/間隙/焊絲探測的各傳感）的傳感糾正量。可以取得的傳感糾正量，僅為機(jī)器人前端的XYZ成分，不包括焊槍姿勢。
特別是對于不規(guī)則水平角焊且焊接精度要求高的情況下，雖然在開始點(diǎn)增加了“三方向傳感”甚至“焊接接觸傳感”命令確定了焊縫中心位置，但是在焊接過程由于物料的尺寸偏差、焊接變形及本身拼搭差異導(dǎo)致在焊接中途出現(xiàn)跟蹤不良問題，此時需要在焊縫多點(diǎn)處增加“傳感糾正量取得命令”。
4.2 焊接參數(shù)調(diào)整
4.2.1 電流調(diào)整
弧焊機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置的參數(shù)只針對目前所采用的焊接工藝，一旦焊接工藝改變就需要重新計算焊接電流參數(shù)，使其與目前的焊接條件相匹配，否則在焊接過程就容易出現(xiàn)跟蹤精度偏低以及焊接參數(shù)示教設(shè)定與實(shí)際顯示不一樣的問題。
電流調(diào)整過程需要在焊接工藝更改之后批量生產(chǎn)之前進(jìn)行，測試的電流范圍可以根據(jù)機(jī)器人焊接過程實(shí)際需求的電流值，一般情況為（100～420）A開展，得出焊接電流調(diào)整值，運(yùn)用電流調(diào)整軟件（廠家提供）計算出相應(yīng)的參數(shù)及調(diào)整曲線，輸入示教器建立新的參數(shù)庫。
電流調(diào)整在很多情況下并非一次就能調(diào)整成功，需要多次調(diào)整后跟蹤效果，直到參數(shù)穩(wěn)定為止。
4.2.2 跟蹤偏置調(diào)整
焊縫跟蹤偏置調(diào)整是調(diào)整跟蹤精度的一個參數(shù)，對電弧傳感的位置偏移檢測精度時設(shè)定的命令。在進(jìn)行跟蹤偏置調(diào)整時，并非偏置參數(shù)越大越好，因?yàn)閰?shù)大精度高，相應(yīng)的會出現(xiàn)焊縫蛇形問題，因此偏置值需要根據(jù)具體情況設(shè)定，并且經(jīng)過多次調(diào)整試驗(yàn)后確定最佳值，不可太大也不可太小。
4.2.3 干伸長度調(diào)整參數(shù)
觀察機(jī)器人焊接過程，保證干伸長度為（22～25）mm。焊接機(jī)器人都有電弧上下方向跟蹤，如果開啟電弧跟蹤功能仍不能滿足干伸長度要求時，就需要重新對其做電流調(diào)整或者更改焊接機(jī)器人干伸長度調(diào)整參數(shù)。
4.2.4 其他參數(shù)調(diào)整
其實(shí)在焊接過程任何不合理的設(shè)定焊接參數(shù)都有可能會影響到電弧跟蹤精度，如焊接電流/電壓，焊接電流、電壓過高的話，會有電弧傳感誤動作的情況。相反，過低的話，電弧不穩(wěn)定，具有焊p蛇形的可能性，因此需要合理設(shè)置焊接電流電壓。另外是焊接速度/擺動次數(shù)，電弧傳感的追蹤范圍是，焊接速度越快、擺動次數(shù)越少越狹窄，而焊接速度越慢擺動次數(shù)越多越寬。
5 結(jié)語
通過以上改進(jìn)方法，弧焊機(jī)器人電弧跟蹤精度得到明顯提升，避免出現(xiàn)跟蹤不良導(dǎo)致焊接質(zhì)量問題，提高了生產(chǎn)效率，提升了我公司生產(chǎn)工程機(jī)械的市場競爭力。
【參考文獻(xiàn)】
[關(guān)鍵詞]焊接機(jī)器人；系統(tǒng)；發(fā)展趨勢
中圖分類號：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）27-0018-01
一、 前言
隨著國內(nèi)外對科學(xué)技術(shù)的不斷重視，機(jī)器人研究水平也是科技水平中非常具有代表性的一種。焊接機(jī)器人在國內(nèi)外的應(yīng)用越來越廣泛，越來越受到重視。
二、國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展
機(jī)器人技術(shù)作為先進(jìn)制造技術(shù)的典型代表和主要技術(shù)手段，它在提升企業(yè)技術(shù)水平、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)等方面具有重大作用。大工業(yè)革命曾使人淪落為機(jī)器的奴隸，而機(jī)器人的誕生和廣泛推廣應(yīng)用又重新使人類恢復(fù)了尊嚴(yán)。
美國是最早出現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的國家，1954年美國的G.C.戴沃爾發(fā)表了“通用重復(fù)型機(jī)器人”的專利論文，第一次提出“工業(yè)機(jī)器人”和“示教再現(xiàn)”的概念。1959年美國Unimate公司推出第一臺工業(yè)機(jī)器人。1967年日本從美國引進(jìn)Unimate和Versatran等類型的工業(yè)機(jī)器人以后，結(jié)合國情，面向中小企業(yè)，采取一系列鼓勵使用工業(yè)機(jī)器人的措施，率先在汽車制造業(yè)的噴涂、焊接、裝配等重要工序中得到應(yīng)用。并以此為契機(jī)，向其它產(chǎn)業(yè)滲透。
在我國，人工焊接仍然占據(jù)焊接作業(yè)的主導(dǎo)地位，人工施焊時焊接工人經(jīng)常會受到心理、生理?xiàng)l件變化以及周圍環(huán)境的干擾。在惡劣的焊接條件下，操作工人容易疲勞，難以較長時間保持焊接工作穩(wěn)定性和一致性，而焊接機(jī)器人則工作狀態(tài)穩(wěn)定，不會疲勞。隨著國外及國內(nèi)對工業(yè)機(jī)器人在焊接方面的研究應(yīng)用，我國也開始了焊接機(jī)器人的研究應(yīng)用。在引進(jìn)國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，中國于20世紀(jì)70年代末開始研究焊接機(jī)器人。1985年哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制成功我國第一臺HY-1型焊接機(jī)器人。1989年北京機(jī)床研究所和華南理工大學(xué)聯(lián)合為天津自行車二廠研制出了焊接自行車前三腳架的TJR-G1型弧焊機(jī)器人，為“二汽”研制出用于焊接?xùn)|風(fēng)牌汽車系列駕駛室及車身的點(diǎn)焊機(jī)器人。上海交通大學(xué)研制的“上海1號”、“上海2號”示教型機(jī)器人也都具有弧焊和點(diǎn)焊的功能。20世紀(jì)節(jié)式機(jī)器人。1999年北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所機(jī)器人中心研制的AW-600型弧焊機(jī)器人工作站，采用PC工控機(jī)控制和PMAC可編程多軸控制系統(tǒng)，于1999年4月通過了國家機(jī)械工業(yè)局的鑒定。1999年7月15日，國家863計劃智能機(jī)器人主題專家驗(yàn)收通過了由“一汽”集團(tuán)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)和沈陽自動化研究所聯(lián)合開發(fā)的H-100A型點(diǎn)焊機(jī)器人。
三、我國焊接機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀
我國目前的焊接機(jī)器人以引進(jìn)為主，尤其是弧焊機(jī)器人，大約占95%左右，而國產(chǎn)弧焊機(jī)器人由于元器件質(zhì)量及配套技術(shù)等諸多因素，一直未能主導(dǎo)國內(nèi)焊接機(jī)器人市場。因此在焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)中反映出的問題，基本上源于進(jìn)口焊接機(jī)器人的特定背景。在80年代后期開始引進(jìn)的第一批弧焊機(jī)器人的廠家，基本上是零星購進(jìn)，由于經(jīng)驗(yàn)不足，國內(nèi)基礎(chǔ)技術(shù)條件不成熟，缺乏配套的機(jī)器人周邊設(shè)備，技術(shù)人員素質(zhì)較低以及缺乏科學(xué)和有效的管理，致使在焊接機(jī)器人引進(jìn)初期，在實(shí)際生產(chǎn)中未能充分發(fā)揮作用的現(xiàn)象比較普遍。
經(jīng)過幾年的摸索實(shí)踐，進(jìn)入90年代初期以來進(jìn)臼焊接機(jī)器人的大多數(shù)廠家基本上注意到了這些問題，大都隨機(jī)器人本體購置了比較完善了的設(shè)備，如變位機(jī)、移動回轉(zhuǎn)裝置以及部分傳感系統(tǒng)，并注意到購進(jìn)后與廠商維持技術(shù)服務(wù)、人員培一訓(xùn)、管理方法等基本環(huán)節(jié)。同時開展與國內(nèi)科研院、所及高等院校的技術(shù)合作，委托或配合進(jìn)行焊接機(jī)器人設(shè)備的功能開發(fā)、軟件編程等工作，使得近年來的焊接機(jī)器人應(yīng)用具有一定的成效和積極影響。
焊接機(jī)器人系統(tǒng)的操作編程開發(fā)。這里主要是指對焊接機(jī)器人系統(tǒng)的操作性與離線編程功能的開發(fā)。大部分應(yīng)用單位都已注意到熟練操作焊接機(jī)器人并盡可能地通過軟件編程開發(fā)其功能的重要性。對于初次引進(jìn)焊接機(jī)器人的單位，進(jìn)行這項(xiàng)工作的實(shí)際而有效的途徑是首先要充分利用制造廠商的售后技術(shù)服務(wù)，抓住本單位操作技術(shù)人員的培訓(xùn)環(huán)節(jié)，仔細(xì)研讀隨機(jī)技術(shù)文件，熟練實(shí)際操作。同時注意與有經(jīng)驗(yàn)、有開發(fā)實(shí)力的廠、所及高校聯(lián)合，縮短機(jī)器人的安裝調(diào)試周期，使其盡快投入正常運(yùn)行。這些作法在許多較為成功的引進(jìn)開發(fā)使用單位都具有深刻體會。如北京永茂塔機(jī)塔架鉸點(diǎn)焊接開發(fā)應(yīng)用實(shí)踐。
四、焊接機(jī)器人系統(tǒng)研究
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)控制器由計算機(jī)控制、PLC控制和機(jī)器人控制器控制等方式組成。除了控制機(jī)器人動作外，還進(jìn)行輸人輸出控制等。主控部分按照示教盒提供的信息生成工作程序，并對程序進(jìn)行運(yùn)算，算出各軸的運(yùn)動指令，交給伺服驅(qū)動，伺服馭動部分將從主控來的指令進(jìn)行處理，產(chǎn)生伺服馭動電流。驅(qū)動伺服電機(jī)，KUKA采用內(nèi)置PLC，其主要進(jìn)行輸人輸出控制，控制在機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)的時候，通過輸人輸出接口，給焊機(jī)發(fā)出焊接指令，并監(jiān)控焊機(jī)的工作情況，同時還可對周邊裝置進(jìn)行控制。
2.控制原理分析（驅(qū)動系統(tǒng)）
驅(qū)動系統(tǒng)采用機(jī)電一體化設(shè)計、所有軸都是由數(shù)字化交流伺服電機(jī)驅(qū)動，交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)有過載、過流、缺相、超差等各種保護(hù)，性能安全可靠先進(jìn)的設(shè)計令機(jī)器人能夠高速、精確、穩(wěn)定的運(yùn)行，并易于維護(hù)。機(jī)器人運(yùn)動的孰跡十分精確、重復(fù)定位精度小于0.5mm。機(jī)器人手臂的每個關(guān)節(jié)都可當(dāng)作一個簡單的伺服機(jī)構(gòu)，每個關(guān)節(jié)控制都有一個伺服環(huán)，以提供位置誤差信息。機(jī)器人采用了獨(dú)立關(guān)節(jié)的PID伺服控制。機(jī)器人具有非線性特點(diǎn)，即慣性力、關(guān)節(jié)間的耦聯(lián)及重力均與機(jī)器人的位姿或速度有關(guān)，是變化的，但伺服系統(tǒng)的反饋系數(shù)是確定不變的，因此這種控制方法難于保證在高速、變速或變載荷情況下的精度。由于工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)環(huán)境下，對其快速性與變載負(fù)荷都有嚴(yán)格要求，固在控制方法上仍采用傳統(tǒng)的單關(guān)節(jié)PID控制，從設(shè)計方便考慮，我們選擇相應(yīng)的集成驅(qū)動芯片，實(shí)現(xiàn)單性可逆驅(qū)動，利用單片定時器產(chǎn)生PWM脈沖調(diào)制信號，檢測元件為旋轉(zhuǎn)變壓器，檢測信號轉(zhuǎn)換后送入關(guān)節(jié)控制器，并與控制器中的設(shè)定參數(shù)比較，產(chǎn)生偏差信號，控制驅(qū)動器驅(qū)動電機(jī)。
如果要讓一個以上的關(guān)節(jié)同時運(yùn)動，那么各運(yùn)動關(guān)節(jié)的力和力矩會產(chǎn)生互相作用，而且能對每個關(guān)節(jié)適當(dāng)?shù)貞?yīng)用位置控制器、速度控制器、加速度控制器。因此，要克服這種相互作用，就必須附加補(bǔ)償。要確定這種補(bǔ)償，就需要分析機(jī)器人的動態(tài)特征，對各關(guān)節(jié)間的耦合和補(bǔ)償。
五、焊接機(jī)器人的發(fā)展及趨勢
據(jù)不完全統(tǒng)計，服務(wù)于焊接加工領(lǐng)域的焊接機(jī)器人占全世界在役的工業(yè)機(jī)器人中的一半左右。其實(shí)，焊接機(jī)器人就是在焊接生產(chǎn)過程中，代替焊工從事焊接任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人。這些焊接機(jī)器人中，只有少數(shù)是專為某種焊接方式設(shè)計的，而大多數(shù)的焊接機(jī)器人就是在通用的工業(yè)機(jī)器人裝上某種焊接工具而構(gòu)成的。在多任務(wù)環(huán)境中，一臺機(jī)器人并不僅僅完成焊接作業(yè)，甚至還可以完成包括焊接在內(nèi)的取物、搬運(yùn)及安裝等多種任務(wù)。編程人員可以向機(jī)器人輸入相應(yīng)的程序指令。機(jī)器人可以根據(jù)程序指令自動更換機(jī)械手上的工具來完成相應(yīng)的任務(wù)。因此，從某種意義上來說，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷史就是焊接機(jī)器人的發(fā)展歷史。
六、結(jié)束語
焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展極大程度的解放了人工勞力，也保護(hù)了人們的安全，更是科技發(fā)展進(jìn)步的體現(xiàn)，但是該技術(shù)還需要進(jìn)一步完善和提高。
參考文獻(xiàn)
[1] 王銳.焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)研究分析.電子世界.2013年3月，第2期，166-168.
【關(guān)鍵詞】工程機(jī)械機(jī)械焊接自動化技術(shù)
隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，先進(jìn)的科技手段和現(xiàn)代化設(shè)備對人們在生產(chǎn)生活各個方面的影響巨大，人們也開始逐漸認(rèn)識到生產(chǎn)設(shè)備提升對于提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量和在降低成本等方面的優(yōu)勢。以機(jī)械焊接技術(shù)為核心的機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)，一直在致力于對機(jī)械焊接工藝的研究和焊接設(shè)備的改進(jìn)和創(chuàng)新來提高機(jī)械的生產(chǎn)效率。先進(jìn)的機(jī)械焊接技術(shù)，不僅能夠增強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量還能夠降低生產(chǎn)成本，在一定程度上改善生產(chǎn)環(huán)境。我國的機(jī)械焊接行業(yè)由于勞動力充足等原因，自動化焊接技術(shù)發(fā)展應(yīng)用較為緩慢，與世界先進(jìn)水平還有一定的差距，隨著我國對機(jī)械設(shè)備需求的增多，我國現(xiàn)有的自動化機(jī)械焊接技術(shù)還需要進(jìn)一步的發(fā)展和提升。
1工程機(jī)械自動化焊接技術(shù)的原理
傳統(tǒng)的焊接技術(shù)主要是將電弧引燃，保持一定的電弧長度，手動的進(jìn)行多方位移動，將焊接中所需要的加工位置全部完成后再將引燃的電弧熄滅。而現(xiàn)代的自動化焊接技術(shù)主要是指機(jī)械裝置在不加外力干涉的情況下，按照設(shè)定的程序，將焊接過程自動機(jī)械系統(tǒng)化，讓整個加工的過程清晰，固定與焊接裝置的整個過程分別由工作夾緊機(jī)構(gòu)、焊槍夾緊機(jī)構(gòu)、脫材料機(jī)構(gòu)和焊槍氣動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等來完成。在工程機(jī)械加工焊接過程中應(yīng)用自動化技術(shù)，能夠幫助實(shí)現(xiàn)有效的自動化生產(chǎn)過程，對于提升機(jī)械焊接行業(yè)的自動化水平具有重要意義。
2我國工程機(jī)械焊接自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題
隨著我國機(jī)械焊接自動化研究的深入以及數(shù)字化技術(shù)的成熟，數(shù)字化技術(shù)與機(jī)械焊接技術(shù)融合產(chǎn)生了數(shù)字焊接機(jī)、數(shù)字化控制技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了市場，我國的諸多大型基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目如航天航空項(xiàng)目、西氣東輸項(xiàng)目、南水北調(diào)工程等應(yīng)用了這些技術(shù)，先進(jìn)的自動化焊接技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，極大的促進(jìn)了焊接行業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。我國的焊接行業(yè)目前主要將焊接自動化、智能化、高效化這幾個方向作為整個行業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，現(xiàn)在已經(jīng)有一些自動化機(jī)械焊接設(shè)備以及智能化焊接機(jī)器人等，但是自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的水平仍然較低。在我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大背景下，我國已經(jīng)成為了世界上最大的機(jī)械焊接設(shè)備進(jìn)出口國家之一，國內(nèi)的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)量大于市場實(shí)際需求量，機(jī)械生產(chǎn)制造企業(yè)的增多使得市場競爭十分激烈，在這一形勢下，機(jī)械生產(chǎn)制造企業(yè)需要通過提升自身加工工藝水平來打造核心競爭力。
3工程機(jī)械焊接自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢
我國的工程機(jī)械焊接行業(yè)在國家大建設(shè)大發(fā)展的背景下得到了快速的發(fā)展，但是我國的工程機(jī)械焊接技術(shù)的整體水平與國外先進(jìn)水平尚有一定的差距，目前我國工程機(jī)械焊接領(lǐng)域主要向以下方向發(fā)展:
3．1數(shù)字化集成化焊接控制
隨著數(shù)字化控制技術(shù)應(yīng)用于焊接技術(shù)和設(shè)備，機(jī)械焊接的控制準(zhǔn)確度和焊接產(chǎn)品的穩(wěn)定性得到了很大提高，焊接控制系統(tǒng)的集成化使得焊接技術(shù)與信息技術(shù)進(jìn)行很好融合，將生產(chǎn)過程中的信息進(jìn)行匯總，有助于操作人員進(jìn)行控制和判斷，提高了機(jī)械焊接生產(chǎn)的效率。
3．2機(jī)械焊接過程的智能化控制
機(jī)械焊接自動化中核心問題是焊接過程的智能化控制，隨著傳感技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)及智能控制技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)開始逐漸應(yīng)用于自動化焊接，這使得焊接過程實(shí)現(xiàn)智能化操控，可以應(yīng)用與不同的復(fù)雜環(huán)境和生產(chǎn)要求。我國現(xiàn)有的智能化焊接設(shè)備和技術(shù)還不完善，不能實(shí)現(xiàn)輸入焊接工藝要求就能自行進(jìn)行焊接生產(chǎn)等功能，焊接專家系統(tǒng)也不夠完善，我們需要加強(qiáng)過程的智能化控制研究，如專家系統(tǒng)的完善、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。
3．3網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成
為減少對于焊接工作人員的健康損害，利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工人手工操作，變成工人利用計算機(jī)及遠(yuǎn)程通訊技術(shù)來控制焊接機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)自我診斷以及檢查功能。開放式的焊接系統(tǒng)，操作者可以通過數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)有的焊接工藝數(shù)據(jù)生成焊接工藝參數(shù)。
3．4機(jī)械焊接自動化技術(shù)的柔性化
在目前的發(fā)展方向中，我們可以通過光、機(jī)、電技術(shù)與焊接技術(shù)的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)焊接過程的精準(zhǔn)化和柔性化，使用微電子技術(shù)來對機(jī)械焊接工藝和設(shè)備進(jìn)行改造和省級，是提高焊接自動化水平的重要途徑。
3．5焊接自動化和焊接機(jī)器人
焊接機(jī)器人和自動化焊接專機(jī)的使用可以替代焊接工作人員進(jìn)行難度較大、危害較大的機(jī)械生產(chǎn)，可以改善操作人員勞動強(qiáng)度和勞動條件，也可以提高機(jī)械焊接的穩(wěn)定性和質(zhì)量。人們對自身健康的重視也使得機(jī)械焊接生產(chǎn)時惡劣的環(huán)境對工人的損害不被接收，且社會整體用人成本的上升使得使用焊接機(jī)器人和焊接專機(jī)更能提高生產(chǎn)力，也能為機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)帶來更大的利益。
4結(jié)語
工程機(jī)械焊接技術(shù)作為工程機(jī)械加工生產(chǎn)中核心技術(shù)，對于提高機(jī)械焊接效率、提高生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用性能、降低生產(chǎn)成本和產(chǎn)能都具有重要的意義，對于整個機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展、國家工業(yè)化程度的推進(jìn)、綜合國力的提高都具有更為深刻的意義。因此我們需要加大對于機(jī)械焊接自動化工藝的研究，多學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)并與我國進(jìn)行對比，對現(xiàn)有生產(chǎn)方式和技術(shù)進(jìn)行多分析總結(jié)，來不斷對焊接自動化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善，在技術(shù)提升中注重以人為本的思想，在提高生產(chǎn)效率的前提下，也要使得技術(shù)的使用更有利于工作人員的健康和操作使用的便利性，以促進(jìn)工程機(jī)械焊接行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
［1］李京．焊接自動化技術(shù)研究［J］．學(xué)術(shù)交流，2013．
［2］仝鐘．淺談自動焊接在機(jī)械焊接中的應(yīng)用［J］，綜合研究，2012．
隨著國民生活水平逐步提高，對各類能源的需求也持續(xù)增長，煤炭作為工業(yè)生產(chǎn)中的主要能源備受關(guān)注，促使煤炭行業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)得到較快發(fā)展。機(jī)械設(shè)備在煤炭勘探和礦業(yè)生產(chǎn)中起重要作用，隨著煤炭資源需求量的增加，企業(yè)要擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，以求獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，確保煤炭安全開采，就必須合理改造對機(jī)械設(shè)備，提高設(shè)備生產(chǎn)效率，為實(shí)現(xiàn)煤礦產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化、高產(chǎn)化的目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。本文在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的改造措施。
1煤礦機(jī)械技術(shù)設(shè)備改造
1.1改造原則
a)中國大多數(shù)煤礦機(jī)械制造企業(yè)使用的設(shè)備老化，無法滿足當(dāng)前煤礦機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的需求，因此要改造現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備，投入最小的成本，獲得最大的效益。煤礦機(jī)械技術(shù)改造需要與煤炭生產(chǎn)需求相結(jié)合，煤礦機(jī)械技術(shù)改造主要是為促進(jìn)煤炭生產(chǎn)，更好地為社會其它行業(yè)提供煤炭資源，因此在設(shè)備改造過程中，必須要使改造后的設(shè)備充分符合煤炭生產(chǎn)需求，不斷促進(jìn)中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展；b)提升機(jī)械設(shè)備質(zhì)量。改造設(shè)備的主要目標(biāo)就在于提升產(chǎn)品質(zhì)量，為了更好地促進(jìn)煤礦機(jī)械技術(shù)改造，不斷提高設(shè)備技術(shù)含量，使煤礦機(jī)械技術(shù)改造向機(jī)械化自動化方向發(fā)展，從而提高煤礦企業(yè)的加工效率，節(jié)省人力資源投入成本，更好地促進(jìn)煤礦企業(yè)發(fā)展；c)合理性與科學(xué)性。在煤礦機(jī)械加工制造行業(yè)的設(shè)備改造過程中，要確保改造的合理性與科學(xué)性，應(yīng)基于原有設(shè)備自身特點(diǎn)實(shí)施改造，不斷提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量，提高煤炭資源利用率。煤炭資源隨著煤礦企業(yè)的不斷開采，存儲量會越來越少，因此，在開采或加工過程中，必須要進(jìn)一步提高煤炭資源利用率。因此，對煤礦機(jī)械技術(shù)改造過程中也需要遵循這一原則，才能更好地促進(jìn)中國煤礦行業(yè)不斷發(fā)展。
1.2中國煤礦機(jī)械設(shè)備現(xiàn)狀
中國當(dāng)前煤礦機(jī)械加工設(shè)備自動化和機(jī)械化程度相對較低，缺乏大型成套設(shè)備，煤礦生產(chǎn)基礎(chǔ)薄弱，有很大一部分采用的生產(chǎn)設(shè)備已嚴(yán)重老化，尤其是一些中小型煤炭企業(yè)自身經(jīng)濟(jì)實(shí)力和企業(yè)運(yùn)營成本有限，很難及時更新設(shè)備，加上維修不到位，往往出現(xiàn)設(shè)備故障，嚴(yán)重時還會造成安全事故。中國國有煤礦連續(xù)緊張生產(chǎn)的礦井?dāng)?shù)占礦井總數(shù)的一半，礦井主要生產(chǎn)設(shè)備都是超期服役，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦甚至根本沒有機(jī)械設(shè)備，僅為人力開采，不符合有關(guān)煤炭法相關(guān)規(guī)定和要求。在這種情況下，將降低煤炭開采效率，造成煤炭資源嚴(yán)重浪費(fèi)，制約中國煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
1.3常見設(shè)備
在煤礦生產(chǎn)過程中，常見兩種設(shè)備：磁選機(jī)和螺旋分級機(jī)。磁選機(jī)主要用于分選磁鐵礦或提純非金屬礦，是應(yīng)用磁分離原理的設(shè)備。目前，在煤礦生產(chǎn)中，常用永磁筒式的磁選機(jī)，該設(shè)備最為突出的特點(diǎn)是操作簡便、安全性高、符合環(huán)保要求。此外，設(shè)備占地面積小，自身處理效果好，可以滿足煤礦生產(chǎn)需求。螺旋分級機(jī)一般用在洗礦、脫泥等相關(guān)作業(yè)中，設(shè)備原理為利用離心力或重力對顆粒進(jìn)行物料分級，操作方便，工作可靠。為滿足礦產(chǎn)生產(chǎn)需求，提升設(shè)備質(zhì)量，在煤礦機(jī)械設(shè)備改造時，要滿足機(jī)械設(shè)備改造原則來實(shí)施改造。
2設(shè)備改造
2.1數(shù)控切割機(jī)改造
在煤礦機(jī)械加工制造行業(yè)中，數(shù)控切割機(jī)是非常重要的機(jī)械設(shè)備，它能夠?qū)Y(jié)構(gòu)原件進(jìn)行一定程度的切割，從而使原件更加符合設(shè)計要求。原有數(shù)控切割機(jī)工作效率比較低，而且在切割原件之后，還需要耗費(fèi)很多人工分揀切割廢料。所以，切割工藝效率比較低，無法進(jìn)一步滿足煤礦企業(yè)的加工制造需求。在對數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行改造后，其切割出的產(chǎn)品不僅能夠保證切割的弧度更加光滑，而且還能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量和外觀，同時，在改造數(shù)控切割機(jī)后，可以進(jìn)一步提高工作效率，減少人工劃線和打磨等步驟，從而降低工作量，進(jìn)一步提高工作效率。對數(shù)控切割機(jī)的改造是煤礦機(jī)械加工制造行業(yè)向自動化方向邁進(jìn)的重要一步，也為其它設(shè)備改造提供了重要參考。
2.2焊接機(jī)械設(shè)備改進(jìn)
當(dāng)結(jié)構(gòu)件底部或頂部局部出現(xiàn)隆起現(xiàn)象，可借助點(diǎn)狀加熱這一方式來實(shí)施糾正，這種點(diǎn)狀加熱方式又稱為蜂窩加熱，簡而言之就是火焰加熱的點(diǎn)通過一定排列規(guī)律來實(shí)施加熱。對槽形結(jié)構(gòu)局部所出現(xiàn)的變形情況，在實(shí)施矯正時，可在腹板兩側(cè)位置沿著同一方向來實(shí)施線狀擺動，其中加熱寬度可根據(jù)構(gòu)件變形情況，結(jié)合鋼板自身厚度來明確，線狀加熱方式為沿直線來移動火焰，并循環(huán)擺動或橫向擺動。焊接工藝是中國煤礦加工制造行業(yè)中的重要工藝，很多生產(chǎn)和加工步驟都需要通過焊接來完成。但是，原有焊接機(jī)械設(shè)備在焊接過程中，往往會由于元件受熱不均勻造成焊接點(diǎn)變形的現(xiàn)象，這也是煤礦機(jī)械加工制造行業(yè)發(fā)展過程中的一大難題。但是，隨著焊接機(jī)械設(shè)備不斷改進(jìn)，這一問題得到有效解決：在新型焊接機(jī)械中主要是矯正焊接的火焰，使其能夠在焊接過程中均衡分布火力，這樣焊接處受熱比較均勻，變形或斷裂現(xiàn)象明顯減少，可以更好地保持焊接處的形狀，從而提高焊接點(diǎn)質(zhì)量。除此之外，當(dāng)原來的焊接處出現(xiàn)變形現(xiàn)象后，還可以采用蜂窩加熱方式或線性加熱方式矯正，能夠更好地維護(hù)焊接處形狀。通過大量實(shí)踐驗(yàn)證，這兩種變形矯正方式能夠有效地解決焊接點(diǎn)出現(xiàn)的變形現(xiàn)象。
2.3箱型井架的改造
隨著煤礦企業(yè)不斷發(fā)展，焊接工藝和其它加工工藝都得到了有效的提高，再加上箱型井架原料質(zhì)量不斷提高，能夠促進(jìn)箱型井架的不斷發(fā)展。在改造箱型井架后，不僅改變了箱型井架結(jié)構(gòu)，而且使箱型井架的質(zhì)量也得到進(jìn)一步提高。很多箱型井架采用了特大型的箱型結(jié)構(gòu)件構(gòu)成，其尺寸、重量和高度相比以前的井架都有了很大提高，能夠更好地滿足大型煤礦機(jī)械加工制造行業(yè)的需要；而且，由于加工工藝不斷提高，使箱型井架連接處之間的誤差比較小，能夠嚴(yán)格遵守設(shè)計過程中的各項(xiàng)參數(shù)，從而更好地保證箱型井架質(zhì)量。
3結(jié)語
國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造行業(yè)內(nèi)主機(jī)架產(chǎn)品的焊接基本都采用傳統(tǒng)手工焊接方式。焊接效率不高，焊接質(zhì)量受焊接工人業(yè)務(wù)能力的制約較大，再加上焊接工況較差，長時間焊接作業(yè)對焊接操作工人的健康危害嚴(yán)重，高技術(shù)的焊接工人勞務(wù)成本日益增加，甚至?xí)霈F(xiàn)高薪亦難尋技術(shù)過關(guān)的高質(zhì)量焊工。傳統(tǒng)焊接問題日益突出，焊接機(jī)器人代替焊接工人已是必然趨勢。
2主機(jī)架產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
在滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)性能優(yōu)良的基礎(chǔ)上，為節(jié)約設(shè)備購置成本及實(shí)現(xiàn)自動化焊接的可行性，便于機(jī)架適應(yīng)焊接變位機(jī)的結(jié)構(gòu)，調(diào)整優(yōu)化設(shè)計了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)型式，如圖1～圖2所示。
3智能化焊接變位機(jī)結(jié)構(gòu)選型
依據(jù)我公司風(fēng)力發(fā)電機(jī)組優(yōu)化后的主機(jī)架的結(jié)構(gòu)特性，經(jīng)長期研討分析，確定了最適合生產(chǎn)要求的焊接機(jī)器人工作站設(shè)備。在課題完成研究階段，焊接自動化設(shè)備主要的變位機(jī)結(jié)構(gòu)形式如圖3～圖5所示。結(jié)合風(fēng)電主機(jī)架產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特性、設(shè)備造價及技術(shù)的可行性，第3種方案為較優(yōu)方案，焊接機(jī)器人系統(tǒng)選擇德國CLOOS成套原裝進(jìn)口設(shè)備。
4焊接智能化設(shè)備對產(chǎn)品可焊性仿真模擬
機(jī)器人焊接仿真模擬，論證機(jī)器人焊接的可行性，驗(yàn)證自動焊接時的干涉問題。部分仿真模擬如圖6所示。
5結(jié)論
焊接智能化設(shè)備是保證焊接效率與質(zhì)量，改善工人勞動強(qiáng)度，提高工人作業(yè)條件，降低生產(chǎn)成本，加強(qiáng)安全文明生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)6S管理的有效舉措，通過本項(xiàng)目焊接工藝方案研究，為風(fēng)電主機(jī)架焊接智能化生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高端突破提供基本的技術(shù)保障與支撐。文章的分析與結(jié)論如下：1）最終選型的變位機(jī)結(jié)構(gòu)具備的優(yōu)點(diǎn)：①工件易于實(shí)現(xiàn)自動上下料，自動化上下料過程故障率低；②變位機(jī)離地高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他變位機(jī)高度，安全性高，出現(xiàn)故障易于維修；③線體配套的自動RGV小車高度低，拖載工件運(yùn)行安全；④均可實(shí)現(xiàn)船型焊接位置，且該結(jié)構(gòu)形式控制簡單，造價成本低；2）根據(jù)主機(jī)架機(jī)構(gòu)形式及坡口角度計算確定產(chǎn)線節(jié)拍，優(yōu)化設(shè)備配置，以填充量進(jìn)行理論計算：單絲焊接起焊腳15mm，實(shí)芯焊絲1.2mm，送絲速度9.5m/min（焊接電流約280～290A），單絲焊接填充量約為5.1kg/h；雙絲焊接前絲速度8.3m/min，后絲速度7.2m/min，雙手焊接填充量約為8.2kg/h，經(jīng)綜合計算分析：2.0MW前機(jī)架機(jī)器人自動焊接所需時間為66.9h，2.0MW后機(jī)架焊接時間總需10.78h。本課題研究項(xiàng)目處于實(shí)施階段，相關(guān)計算研究僅供參考，文章所屬內(nèi)容僅代表個人觀點(diǎn)。
作者:荊旭東 單位:太原重工新能源裝備有限公司
參考文獻(xiàn)：
[1]王政.焊接工裝夾具及變位機(jī)械—性能、設(shè)計、選用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.
關(guān)鍵詞：汽車車身；焊接技術(shù)；智能及自動化
中圖分類號：F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
引言
汽車的焊接技術(shù)是汽車制造過程中一項(xiàng)重要的環(huán)節(jié)，汽車的發(fā)動機(jī)、車廂、變速器、車橋、車架的生產(chǎn)都離不開焊接技術(shù)。汽車的某些部分在生產(chǎn)時需要特殊強(qiáng)度的材料作為支撐，例如大型的齒輪和輪緣就需要有高強(qiáng)度的合金鋼來制成，材料的強(qiáng)度可以確保汽車的使用年限，但是，高強(qiáng)度的鋼材價格比較高，在生產(chǎn)汽車的過程中會造成成本的增加，焊接技術(shù)的應(yīng)用取代了合金鋼的使用，而且提高了齒輪的耐用性，降低了汽車的生產(chǎn)成本。特別是汽車制造公司，焊接是應(yīng)用機(jī)器人的主要領(lǐng)域，因?yàn)闄C(jī)器人能在高輻射、強(qiáng)煙霧的惡劣環(huán)境下連續(xù)工作，并且機(jī)器人工作靈活、焊接精度高等優(yōu)點(diǎn)，所以它保護(hù)了工人的身體建康，提高了加工產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短了加工產(chǎn)品的時間，提高了生產(chǎn)效率。因此焊接機(jī)器人必將代替工人應(yīng)用于汽車焊接生產(chǎn)線。
汽車車身焊接的智能化與自動化
一、焊接技術(shù)在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用
在汽車的生產(chǎn)過程中，人們運(yùn)用電阻焊接的方法，這種方法運(yùn)用電學(xué)、傳熱學(xué)和冶金學(xué)等多門學(xué)科，因此，要想使焊接質(zhì)量提高，就必須對電學(xué)的相關(guān)因素進(jìn)行控制。電阻焊接工藝是在制定參數(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在隨著計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了數(shù)值模擬技術(shù)，計算機(jī)實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的篩選工作，人們在車間就不用再花費(fèi)大量的時間來篩選數(shù)據(jù)，節(jié)約了大量的人力、物力和財力，提高了汽車制造商的經(jīng)濟(jì)效益。尤其是在近幾年來汽車制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，在汽車車身的薄板結(jié)構(gòu)的裝配過程中，使用電阻焊接的方法，采用鋁合金等新的復(fù)合材料，增強(qiáng)了焊接的性能。
二、機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成與分類
機(jī)器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能完成各種作業(yè)的可編程智能化設(shè)備。機(jī)器人具有能自動控制、可重復(fù)離線編程、具有多功能、多自由度的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通常由4大部分組成，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和智能系統(tǒng)。
機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要由機(jī)械傳動系統(tǒng)和末端執(zhí)行器組成，包括手部、腕部、腰部和基座等。機(jī)器人的控制系統(tǒng)包括：控制電腦和伺服控制器。機(jī)器人的驅(qū)動動力主要有：電動驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動等。
機(jī)器人的驅(qū)動―――傳動系統(tǒng)，是將能源傳送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的裝置。其中，驅(qū)動器有電機(jī)(直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī))、氣動和液動裝置;而傳動機(jī)構(gòu)，最常用的有諧波減速器、滾珠絲杠、鏈、帶及齒輪等傳動系統(tǒng)，用于把驅(qū)動器產(chǎn)生的動力傳遞到機(jī)器人的各個關(guān)節(jié)和動作部位，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平穩(wěn)運(yùn)動。機(jī)器人的控制系統(tǒng)是由控制計算機(jī)及相應(yīng)的控制軟件和伺服控制器組成，是機(jī)器人的指揮系統(tǒng)，對其執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出如何動作的命令。
機(jī)器人智能系統(tǒng)由兩部分組成：感知系統(tǒng)和分析－決策智能系統(tǒng)。感知系統(tǒng)主要靠具有感知不同信息的傳感器構(gòu)成，屬于硬件部分，是機(jī)器人的感覺器官，機(jī)器人工作時，電腦根據(jù)傳感器獲得的信息控制機(jī)器人動作。它主要分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩大類。
機(jī)器人的分析－決策智能系統(tǒng)，主要是靠計算機(jī)專用或通用軟件來完成。機(jī)器人的所有這些結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)完成工作指令。它主要分為幾類：從結(jié)構(gòu)功能上分為智能型工業(yè)機(jī)器人、直角坐標(biāo)型機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人、球坐標(biāo)機(jī)器人。從用途上可分為：焊接機(jī)器人、機(jī)器加工機(jī)器人、裝配機(jī)器人、噴漆機(jī)器人、移動式搬運(yùn)機(jī)器人等。
焊接機(jī)器人又可包括弧焊機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人和激光焊機(jī)器人。弧焊機(jī)器人一般由示教盒、控制盤、機(jī)器人本體及自動送絲裝置、焊接電源等部分組成。在弧焊過程中，焊槍跟蹤工件的焊道運(yùn)動，并不斷填充金屬形成焊縫。點(diǎn)焊機(jī)器人由機(jī)器人本體、計算機(jī)控制系統(tǒng)、示教盒和點(diǎn)焊焊接系統(tǒng)幾部分組成。主要是將沖壓成形的薄板結(jié)構(gòu)的車身覆蓋件在其工件搭接連接處利用電阻熱熔化金屬形成焊點(diǎn)，將焊件聯(lián)為一體。
電焊機(jī)器人
激光焊機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、送絲系統(tǒng)、激光系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。通過電感、電容、聲波、光電等各種電子傳感器，經(jīng)過控制系處理，根據(jù)不同焊接對象和要求，進(jìn)行焊縫跟蹤、缺陷檢測、焊縫質(zhì)量監(jiān)測等項(xiàng)目，通過反饋控制調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)自動化激光焊接。
三、機(jī)器人是汽車焊接線現(xiàn)代化重要標(biāo)志
汽車焊接最主要的是車身的焊接。在汽車制造公司車身的主要焊接方法為弧焊、點(diǎn)焊、二氧化碳保護(hù)焊等。隨著社會的發(fā)展，人民生活水平的提高，用戶個性化需求的日益強(qiáng)烈，對汽車的安全性、美觀性與舒適性的要求越來越高，同時汽車制造企業(yè)為了追求更大的經(jīng)濟(jì)效益，對焊接精度、焊接質(zhì)量和焊接速度等的要求越來越高，因此建立一條現(xiàn)代化的生產(chǎn)流水線就顯得非常重要。而焊接機(jī)器人的應(yīng)用促進(jìn)了現(xiàn)代化流水線的建立。
現(xiàn)代化的焊接流水線主要是滿足多車型、多批次的市場需求，提高車身車間生產(chǎn)能力的柔性和彈性。因此現(xiàn)代焊接線必須具有柔性。那么如何才能使焊接線具有柔性呢？普通的焊接線是剛性的，主要由焊接夾具、懸掛點(diǎn)焊機(jī)、弧焊機(jī)和多點(diǎn)焊機(jī)等組成。這種焊接線一般只能焊接一種車型的車身，那么為了滿足市場多元化的需求，就需要重新建立焊接流水線。這對企業(yè)來說是非常不利的，企業(yè)是追求利潤為目的的，并且重新建立流水線造成了財力、人力、物力的浪費(fèi)。于是建立柔性化焊接生產(chǎn)線擺在了企業(yè)面前。機(jī)器人的出現(xiàn)與應(yīng)用滿足了汽車企業(yè)的現(xiàn)代化的需求，實(shí)現(xiàn)了焊接生產(chǎn)線的柔性化。那么在車身焊接線上應(yīng)用的機(jī)器人主要有幾種：點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人和激光焊機(jī)器人。這些機(jī)器人的應(yīng)用，使焊接實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人代替工人工作。
點(diǎn)焊機(jī)器人：主要進(jìn)行的是點(diǎn)焊作業(yè)，在點(diǎn)與點(diǎn)之間移位時速度比較快，從而減少了移位的時間，通過平穩(wěn)的動作、長時間的重復(fù)工作和準(zhǔn)確的定位，取代了笨重、單調(diào)、重復(fù)的體力勞動，更好地保證了焊點(diǎn)質(zhì)量，使工作效率得到了很大的提高。它是柔性自動生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，增強(qiáng)了企業(yè)應(yīng)變能力。
弧焊機(jī)器人：弧焊過程比點(diǎn)焊過程要復(fù)雜得多，對焊絲端頭的運(yùn)動軌跡、焊槍姿態(tài)、焊接參數(shù)都要求精確控制。具有較高的抗干擾能力和高的可靠性。能實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，并可以利用直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能焊接由直線及圓弧所組成的空間焊縫，還應(yīng)具備不同擺動樣式的軟件功能，供編程時選用，以便作擺動焊，而且擺動在每一周期中的停頓點(diǎn)處，機(jī)器人也應(yīng)自動停止向前運(yùn)動，以滿足工藝要求。此外，還應(yīng)有接觸尋位、自動尋找焊縫起點(diǎn)位置、電弧跟蹤及自動再引弧功能等。
激光焊接機(jī)器人：激光焊接是與傳統(tǒng)焊接本質(zhì)不同的一種焊接方法，是將兩塊鋼板的分子進(jìn)行了重新組合，使兩塊鋼板融為了一體變?yōu)橐粔K鋼板，從而提升了車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。同時在焊接過程中焊接工件變形非常小，一點(diǎn)連接間隙都沒有，焊接深度/寬度比高，焊接質(zhì)量高。從而提升了車身的結(jié)合精度。可見機(jī)器人的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了焊接流水線的智能化，實(shí)現(xiàn)了焊接生產(chǎn)線的自動化與現(xiàn)代化。
四、機(jī)器人在汽車焊接線中的重要應(yīng)用
汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，加劇了產(chǎn)業(yè)間的激烈競爭。特別是對于汽車企業(yè)來說，誰先搶占先機(jī)，誰就能在競爭中獲勝。獲勝的關(guān)鍵是生產(chǎn)效率的提高，是科技的創(chuàng)新。特別是機(jī)器人的應(yīng)用，使生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了柔性化、自動化。機(jī)器人在焊接線上的應(yīng)用，可以使各種車型能夠進(jìn)行混線生產(chǎn)，節(jié)約了投資成本，在更換新車型時只需要更改焊接機(jī)器人運(yùn)動軌跡的程序，同時可以進(jìn)行離線編程，節(jié)省了時間。焊接機(jī)器人不僅使焊接生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了智能化，還極大的提高了焊接線的產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，使工作環(huán)境得到了改善，并且能替代人完成一些人不能操作的作業(yè)任務(wù)。特別是最近幾年大眾汽車實(shí)現(xiàn)了焊接技術(shù)的飛躍。
激光焊接的車身，使大眾在眾多的汽車生產(chǎn)企業(yè)里成為科技引領(lǐng)者，成了汽車業(yè)里的強(qiáng)者。縱觀大眾能夠成功的途徑，主要是采用了激光機(jī)器人代替人工勞動，將各種光學(xué)、機(jī)械、電子科學(xué)技術(shù)與焊接技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)焊接的智能化、精確化和柔性化，從而使焊接質(zhì)量與生產(chǎn)效率得到提高。
機(jī)器人的應(yīng)用使工廠實(shí)現(xiàn)了利潤最大化，豐厚的利潤又為科技的創(chuàng)新奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)，從而促進(jìn)了企業(yè)的轉(zhuǎn)型，促進(jìn)了科技的進(jìn)步。機(jī)器人在汽車工業(yè)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在汽車的柔性化生產(chǎn)，減少了投資成本，提高了汽車的產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了轎車進(jìn)家庭的夢想。
結(jié)束語
機(jī)器人的應(yīng)用，縮短產(chǎn)品更新?lián)Q代的準(zhǔn)備周期，減少了設(shè)備的投資，減小了勞動強(qiáng)度。同時又提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，使企業(yè)的整體實(shí)力和競爭力得到提高。機(jī)器人的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了焊接質(zhì)量的穩(wěn)定和提高，保證均一性。機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用，有力地推動了世界汽車工業(yè)智能化水平的進(jìn)步，推動了中國汽車工業(yè)的躍變。未來機(jī)器人必將智能化、微型化，應(yīng)用于社會的各個領(lǐng)域，促進(jìn)科技向前發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]一汽大眾看護(hù)機(jī)器人的“高級大夫”――記機(jī)器人維修管理專家、全國十大杰出青年崗位能手李天明[J].機(jī)械工程師.2009(08)
關(guān)鍵詞：機(jī)器人；汽車車身；汽車制造；焊裝連接技術(shù)
中圖分類號：TP278 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）09-0031-02
汽車車身在裝配和制造過程中會涉及到很多連接技術(shù)，并且該裝配連接技術(shù)的柔性要求也非常高。機(jī)器人的機(jī)械化行為非常準(zhǔn)確，可以在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速裝配，并且其裝配技術(shù)的應(yīng)用效果非常高。在焊裝車身工藝中，機(jī)器人系統(tǒng)不僅可以發(fā)揮生產(chǎn)優(yōu)勢，還能創(chuàng)造出多種連接技術(shù)聯(lián)合制作的工業(yè)生產(chǎn)模式。
1 焊接機(jī)器人系統(tǒng)
1.1 焊接機(jī)器人系統(tǒng)特征簡述
焊接機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)過程中，其技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)相對獨(dú)立，在保持運(yùn)動自由的情況下，能夠按照計算機(jī)程序軟件設(shè)定的程序進(jìn)行工業(yè)操作。自動化是焊接機(jī)器人最特殊的功能，除了自動化性能，機(jī)器人還可以在短時間內(nèi)進(jìn)行機(jī)械組建，并且其柔韌程度很高。機(jī)器人系統(tǒng)表現(xiàn)出來的多樣化功能特征具有很強(qiáng)的時代意義，信息處理功能、先進(jìn)制造技術(shù)、高準(zhǔn)確度的操作行為為機(jī)器人系統(tǒng)帶來了很好的發(fā)展空間。
1.2 焊接機(jī)器人系統(tǒng)元件
焊裝機(jī)器人系統(tǒng)的組成構(gòu)件，主要由以下幾部分組成：
（1）焊接機(jī)器人主體。主體包括電源控制座以及工作軸，其主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)是機(jī)器人完成工業(yè)制造生產(chǎn)的基本結(jié)構(gòu)，所以機(jī)器人在投入生產(chǎn)過程中，設(shè)備檢修人員經(jīng)常會對其主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修和技術(shù)測試，以保證其主體結(jié)構(gòu)完整。機(jī)座、支架等結(jié)構(gòu)連接在焊接機(jī)器人主體上，使機(jī)器人擁有抓重、靈活變動工藝方向、調(diào)節(jié)機(jī)座位置等功能。
（2）機(jī)器人控制器。控制器是連接計算機(jī)控制程序的電子信息傳送設(shè)備，工作人員會通過控制器來操控機(jī)器人進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。因?yàn)榭刂破髦邪惭b的電子信號發(fā)射器可以在第一時間將工作指令傳達(dá)給機(jī)器人主體，機(jī)器人主體對操作指令進(jìn)行詳細(xì)分析之后，再進(jìn)行重復(fù)性的工業(yè)生產(chǎn)。
（3）轉(zhuǎn)換接頭。機(jī)器人在工作一段時間之后，其生產(chǎn)、焊接元件會產(chǎn)生相應(yīng)磨損，這種磨損現(xiàn)象會嚴(yán)重降低生產(chǎn)、焊接元件的工作效果，所以系統(tǒng)會根據(jù)機(jī)器人運(yùn)作的次數(shù)，定期對其工業(yè)生產(chǎn)接頭進(jìn)行更換，以保持機(jī)器人隨時處在最佳工作狀態(tài)。
1.3 機(jī)器人系統(tǒng)功能性分析
通常情況下，機(jī)器人的一切操作工作指令都是由控制器傳送的，操作人員通過手動編程，將其所要進(jìn)行的工業(yè)生產(chǎn)動作傳達(dá)給機(jī)器人，機(jī)器人進(jìn)行拼裝或焊接工作。隨著機(jī)器人技術(shù)研究的不斷深入，其功能性也發(fā)生了很大的改變。現(xiàn)階段，很多汽車車身制造工業(yè)紛紛引用了機(jī)器人系統(tǒng)，其不僅可以完成傳統(tǒng)意義上焊接與拼裝工作，還能通過快速轉(zhuǎn)換接頭支架形成連續(xù)性生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，這種連續(xù)性生產(chǎn)模式不僅大大提升了車身制造的工作效率，還有效的降低了車身制造的成本。
2 機(jī)器人復(fù)合應(yīng)用技術(shù)研究
2.1 激光焊接技術(shù)
焊接是車身制造工業(yè)中的重要組成內(nèi)容，大部分應(yīng)用在車身制造的機(jī)器人，其運(yùn)動特性大多體現(xiàn)在焊接方面。由于車身焊接對焊接材料粘合程度的要求很高，所以其焊機(jī)技術(shù)應(yīng)具有高強(qiáng)度、高密度、高熱度、高速度特點(diǎn)。機(jī)器人在進(jìn)行焊接操作時，要想實(shí)現(xiàn)良好的焊接效果，必須對車身材料進(jìn)行準(zhǔn)確的、高密度的集中加熱。焊接技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用使機(jī)器人的硬件設(shè)備組成更加完善，加入激光器、光導(dǎo)系統(tǒng)的機(jī)器人，其熱能控制性能更好。
2.2 在線檢測技術(shù)
機(jī)器人不僅具有很好的工業(yè)生產(chǎn)性能，其自動檢驗(yàn)功能也非常好。機(jī)器人可以在完成一項(xiàng)工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)之后，自動對其作業(yè)效果進(jìn)行視覺檢測和質(zhì)量評估。目前，機(jī)器人在車身制造方面的在線檢測技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的較為完善，在檢測車身體積、結(jié)構(gòu)、材料質(zhì)量情況方面出現(xiàn)誤差的可能性非常小。機(jī)器人主體中的視覺傳感器可以通過運(yùn)動軌跡輕松的測量出操作行為的準(zhǔn)確性，同時又因?yàn)闇y量對象通常和機(jī)器人主體相連，所以視覺傳感器可以利用固定支架實(shí)施定點(diǎn)測量，以做到在任何范圍內(nèi)都可以對其操作行為進(jìn)行效果測量。
2.3 車身點(diǎn)焊技術(shù)
點(diǎn)焊技術(shù)在傳統(tǒng)車身制造工藝中占據(jù)主導(dǎo)地位，工作人員在規(guī)劃車身制造計劃時通常會將點(diǎn)焊技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容作為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。隨著車身制造技術(shù)的革新，制造板材物理性能的改變，機(jī)器人在點(diǎn)焊制造工藝中的應(yīng)用效果越來越好。點(diǎn)焊技術(shù)相較于傳統(tǒng)焊接技術(shù)，其焊接精度、質(zhì)量都有大幅度提高，并且其技術(shù)的靈活應(yīng)用性能很好，所以點(diǎn)焊技術(shù)較為廣泛的應(yīng)用在相對復(fù)雜的車身制造工藝領(lǐng)域，在產(chǎn)品性能提升和設(shè)備改造方面起到了積極的影響作用。
2.4 車身壓合技術(shù)
壓合技術(shù)在制造高品質(zhì)車身中的應(yīng)用效果很好，通常采用壓機(jī)與模具相結(jié)合的方式進(jìn)行形狀壓合，機(jī)器人系統(tǒng)加入壓合技術(shù)之后，可以與滾輪進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計配合，在熱力壓縮的條件下，完成如天窗、四門兩蓋等高難度車身設(shè)計目標(biāo)。所以壓合技術(shù)的技術(shù)柔韌性，可以大幅度增加機(jī)器人實(shí)現(xiàn)多品種混合生產(chǎn)，降低汽車企業(yè)車身制造的運(yùn)營成本。
2.5 車身涂膠技術(shù)
涂膠技術(shù)與焊接技術(shù)相同，其主要目的表現(xiàn)車身在制造流程上，功能性的統(tǒng)一化，所以針對不同功能性元件，其采用的涂膠類型也大不相同。在合理利用車身材料物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)的條件下，機(jī)器人可以快速的進(jìn)行減震、密封焊接，制造出不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的涂膠形狀。同時，因?yàn)橥磕z的化學(xué)性質(zhì)在復(fù)雜環(huán)境下很容易變形，所以在車身制造過程中，工作人員經(jīng)常會采用機(jī)器人制造，來精確掌握涂膠技術(shù)的應(yīng)用時間以及應(yīng)用位置。
2.6 車身沖鉚技術(shù)
沖鉚技術(shù)在車身制造中的應(yīng)用效果很好，沖鉚效率高，其車身制造成本會大幅度降低。機(jī)器人對沖鉚技術(shù)的掌握情況良好，可以在相對復(fù)雜的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)沖孔處理，并在不損壞任何制造元件的前提下，將沖孔與車身螺母鉚接在一起，實(shí)現(xiàn)車身一體化的制造目標(biāo)。由此可見，沖鉚技術(shù)對豐富車身制造材料、提升車身使用性能有很大影響。機(jī)器人使用沖鉚技術(shù)可以提升鉚接精度，實(shí)現(xiàn)車身各部分元件鋁合金連接的制作目標(biāo)。
3 結(jié)語
通過上文對機(jī)器人在車身制造工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)分析可知，機(jī)器人系統(tǒng)對實(shí)現(xiàn)車身制造工藝生產(chǎn)效率、節(jié)約勞動力、降低制造成本方面具有很好的作用。通過機(jī)器人參與制造生產(chǎn)，車身制造工藝完成了混合生產(chǎn)的發(fā)展目標(biāo)，并且可以通過改變機(jī)器人不同操作程序來完成多種操作行為。針對批量化生產(chǎn)、多樣化生產(chǎn)的車身制造產(chǎn)業(yè)，機(jī)器人擁有的激光連接技術(shù)、涂膠技術(shù)、點(diǎn)焊技術(shù)、在線檢測技術(shù)在制造發(fā)展上占有絕對性優(yōu)勢。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊金.機(jī)器人在汽車車身制造中的應(yīng)用[J].航空
制造技術(shù)，2012，12（7）：117-120.
[2] 韓立軍.機(jī)器人系統(tǒng)在汽車車身制造技術(shù)中的應(yīng)用
[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2011，12（11）：115-
129.
[3] 石柏軍，何濤，何燦榮.基于機(jī)械變形的壓力連
接技術(shù)及其在汽車車身制造中的應(yīng)用[J].機(jī)床與
液壓，2013，12（8）：117-129.
[4] 周建忠，張永康.激光加工技術(shù)在汽車車身制造
中的應(yīng)用[J].電加工與模具，2013，12（11）：
119-125.
[5] 陳根余，顧春影，梅麗芳.激光焊接技術(shù)在汽車
制造中的應(yīng)用與激光組焊單元設(shè)計[J].電焊機(jī)
械，2013，12（7）：116-124.
[6] 朱傳梅，王曦浩.拼焊技術(shù)在汽車車身制造中的應(yīng)
引言
焊接機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)在于:焊接參數(shù)穩(wěn)定，大幅提高了焊接產(chǎn)品的質(zhì)量;使操作工人遠(yuǎn)離焊接弧光、煙霧和焊渣飛濺的侵害，極大地改善了工作條件;可以24h連續(xù)工作，大幅提高了勞動生產(chǎn)率。我國的工業(yè)機(jī)器人自上世紀(jì)一七五科技攻關(guān)開始起步，經(jīng)過30多年的發(fā)展，在機(jī)器人的設(shè)計、制造、控制系統(tǒng)、傳感器技術(shù)和智能應(yīng)用方面都取得了長足的發(fā)展，弧焊機(jī)器人已廣泛應(yīng)用在汽車及裝備制造等領(lǐng)域的焊裝線上。科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)不斷向大型復(fù)雜開放的方向發(fā)展，反過來又對焊接機(jī)器人等工業(yè)技術(shù)提出了更高的要求，虛擬仿真技術(shù)、人工智能控制和多智能體協(xié)同工作系統(tǒng)等高新技術(shù)正成為焊接機(jī)器人技術(shù)研究的熱點(diǎn)，不斷推進(jìn)焊接機(jī)器人向著更先進(jìn)的數(shù)字化、信息化、智能化方向發(fā)展。
1虛擬仿真高新技術(shù)
虛擬仿真技術(shù)是在信息處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，將先進(jìn)的仿真技術(shù)手段與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，對事件的現(xiàn)實(shí)性從時間和空間上進(jìn)行分解后重新組合的技術(shù)。這一技術(shù)包括了三維計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、多功能傳感技術(shù)、人工智能、高清晰度的顯示技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。在機(jī)器人研發(fā)設(shè)計階段，由于機(jī)器人的機(jī)械手是多自由度的空間連桿機(jī)構(gòu)，如果采用傳統(tǒng)的力學(xué)和運(yùn)動學(xué)理論來進(jìn)行計算分析，那么難度非常大。如果利用計算機(jī)虛擬仿真技術(shù)，將機(jī)械手的幾何參數(shù)及各組成零件的結(jié)構(gòu)和力學(xué)特征與機(jī)器人學(xué)理論結(jié)合，運(yùn)用三維設(shè)計軟件將其模擬出來，再對其進(jìn)行模擬運(yùn)動和受力分析，就可以得到直觀且可靠的結(jié)果。在機(jī)器人試驗(yàn)過程中，由真實(shí)設(shè)備和計算機(jī)仿真系統(tǒng)綜合組成虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，讓機(jī)器人在仿真環(huán)境中模擬正常工作狀態(tài)，這樣不僅加快了機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用能力檢測的進(jìn)度，也縮短了其在工作環(huán)境中的安裝和調(diào)整周期，更避免了許多在常規(guī)計算中難以測算的動態(tài)障礙、十涉等問題。
2多智能體協(xié)調(diào)控制高新技術(shù)
多智能體協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是指多個智能體通過系統(tǒng)控制互相協(xié)調(diào)、配合，協(xié)同工作，能夠共同完成一項(xiàng)工作任務(wù)的組合系統(tǒng)，是近年來剛剛興起的一項(xiàng)開放J陛智能新技術(shù)。多智能體協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是在單體智能機(jī)器人的基礎(chǔ)上，為了適應(yīng)復(fù)雜工作而將多個機(jī)器人的工作組合協(xié)調(diào)，相互關(guān)聯(lián)。在搭建該控制系統(tǒng)時，重點(diǎn)考慮多個智能體的協(xié)調(diào)運(yùn)作，即每個智能體按控制要求，在規(guī)定時間和空間內(nèi)完成既定任務(wù)，且與相關(guān)聯(lián)的智能體在時間和動作上協(xié)調(diào)一致，相互間有信息交互，具備一定的調(diào)節(jié)反饋能力。多智能控制體系利用一個控制系統(tǒng)，組成一個龐大的復(fù)雜的體系，完成復(fù)雜的工作目標(biāo)，解決了一個全局性問題。其特點(diǎn)在于，將本應(yīng)非常復(fù)雜的硬件和軟件控制系統(tǒng)，分解成了相對簡單的、獨(dú)立的、相互間有信息反饋、彼此協(xié)調(diào)的多個單智能體單元。整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了資源共享、信息互通、互相協(xié)調(diào)、互相控制，通過易于管理、可靈活調(diào)整的多個單體，完成各種復(fù)雜的工作任務(wù)。
3智能傳感器高新技術(shù)
近年來，隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)也得到了長足進(jìn)步，在傳統(tǒng)傳感器的基礎(chǔ)上，發(fā)展起了多種新型智能傳感器。在焊接機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用的有電弧傳感器、超聲波觸覺傳感器、靜電電容式距離傳感器、基于光纖陀螺慣性測量的三維運(yùn)動傳感器，以及包括光譜、光纖、紅外等在內(nèi)的光傳感器等。智能傳感器技術(shù)對機(jī)器人技術(shù)向高精方向發(fā)展起到了重要的推動作用。電弧傳感器的工作原理是直接從焊接電弧本身獲取焊縫偏差信息，不需要任何附加裝置，具有成本低、實(shí)時性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。采用了視覺傳感器的機(jī)器人，通過視覺控制不需要預(yù)先對工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動軌跡進(jìn)行示教或離線編程，可節(jié)約大量的編程時間，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。同時，為了使智能機(jī)器人系統(tǒng)獲取更加全面、準(zhǔn)確的環(huán)境信息，以滿足其綜合決策的需要，一種以多傳感器聯(lián)合為基礎(chǔ)的信息采集處理系統(tǒng)，即多傳感器智能信息融合技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，與傳統(tǒng)只能測量一種信息的智能傳感器相比，其性能大為提高。
4結(jié)語
機(jī)器人系統(tǒng)的研究是復(fù)雜的跨學(xué)科領(lǐng)域研究，其最完美的藍(lán)圖就是希望機(jī)器人能像人類一樣思考、判斷和決策，并富有各種感覺系統(tǒng)，目前根據(jù)人類感官原理設(shè)計的機(jī)器人視覺控制系統(tǒng)、皮膚觸覺控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等，對動態(tài)、非連續(xù)的焊接系統(tǒng)已經(jīng)有很好的適應(yīng)能力。另外，焊接機(jī)器人的遙控及監(jiān)控技術(shù)、機(jī)器人半自主和自主技術(shù)、多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)等技術(shù)也正成為研究的熱點(diǎn)方向。
作者:劉利萍 單位: 長春職業(yè)技術(shù)學(xué)院
