時間：2022-09-24 22:26:31
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，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篇焊接機械，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：臥式 智能 機械手焊接機床
引 言
農業機械作為農業現代化的基礎，是加快社會主義新農村建設，促進糧食增產增收的重要支撐。我國的農業機械化發展已經站在新階段的起點上，向更新的高度繼續邁進。本項目研究的目的在于解決農機具產品在關鍵部件在實施焊接時仍舊采用傳統工藝，不能保證焊接質量，導致機具田間作業時焊接件斷裂故障頻繁發生，造成售后服務壓力大，費用高，而且工作效率低，不能滿足規模化生產的要求，嚴重制約農機具制造業的經濟發展，及傳統設備、傳統工藝焊接員工勞動強度大，焊弧產生強烈的輻射、焊條熔化時產生的有害氣體，容易對操作人員造成傷害的技術難題，讓操作人員遠離輻射和有害氣體傷害的同時，減輕勞動強度，減少焊后清除焊渣環節，提高工作效率，確保產品質量，為農業生產提供質量更加可靠的優良裝備。因此，本項目研究的開發是非常必要的，其目的在于為農機具產品制造業提一種先進適用的焊接裝備，讓行業員工遠離傷害，確保安全生產，提高產品質量，促進行業經濟技術進步，推動糧食生產安全。
目前，農機具制造業大部分都存在著規模小，設備陳舊，尤其是在關鍵部件（如旋耕機刀軸、還田機刀軸）的焊接方面，仍舊采用傳統設備，沿用傳統工藝，這樣不僅員工勞動強度大，工作效率低，不適應規模化生產的要求。而且難以保證焊接質量，導致機具田間作業時焊接件斷裂故障頻繁發生，造成售后服務壓力大，費用高，嚴重制約著農機具制造業的經濟發展和技術進步[1]。為解決上述技術難題，研究改進一種用于農機具關鍵部件焊接的臥式智能機械手焊接機床，已成為促進農機具制造業可持續發展當務之急。
一、技術指標
該項目產品臥式智能機械手焊接機床，經生產試驗和用戶使用，各項技術指標滿足農機具關鍵部件——耕作刀軸定位對焊的工藝要求，產品經河南省農業機械產品質量監督檢驗站檢測，各項技術指標滿足相關標準要求。其技術指標如下：
1.外形尺寸為290×87×145（長×寬×高單位：cm）；
2.機床最大工作長度2000mm；
3.機床回轉半徑≥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.整機質量≤2500kg；
7.功率配置15Kw。
二、主要參數
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、產品性能
該項目產品臥式智能機械手焊接機床，主要適用于農機具耕作機械旋耕機刀軸、旋播機刀軸、免耕機刀軸、滅茬機刀軸及秸稈粉碎還田機刀軸的定位對焊, 與現有電焊機相比，具有自動化程度高，安全系數高，能耗低，操作方便，工作效率高，員工勞動強度小，無強烈焊弧對眼睛和面部輻射傷害，無有害氣體產生，對焊位置準確、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。
四、技術原理簡介
本機床實現了一鍵式操作，操作人員只需按動一下作業鍵，即可完成刀軸定位對焊的全過程[2]。作業時，操作人員接通電源，首先將所焊刀軸的軸身直徑、刀座數量、每組刀座夾角、刀座分布距離、分布螺旋角等技術參數輸入顯示器，經可編程序控制器處理[3-4]，再啟動機床和空壓機，人工在刀座導向器內裝滿刀座，將軸盤、軸管、軸頭分別按要求裝入對應位置，扳動氣缸操作手柄將各結合部頂壓到位的同時，機床開始工作[5]。其工作程序是：刀軸旋轉一周的同時，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，電磁鐵運行到刀座導向器下端口時，在氣缸推動下，排出的刀座被電磁鐵吸附，運送到焊合位置的同時[6]，被壓頭壓牢在軸身上，由活動焊實施后定位對焊，這樣電磁鐵持續往返送刀座，刀座按旋轉角轉動，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、改進設計要點
（一）智能調控裝置的設計改進
該裝置是本機床研究制造的核心，它是機床的大腦和是指揮部。通過研究設計、試驗、改進，我們最終采用了可編程序控制器，控制器數字輸出信號經驅動器控制步進電機，由步進電機執行操作者輸入的各種數據，調控機床作業的全過程。它實現了到機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、及壓緊的時間準確度、自動調整焊槍焊咀的伸縮長度的靈活性及焊位的準確度；驅動裝置自動旋轉角度及時間的準確度，不同工件與軸身焊合焊層厚度的自動調整等，達到了預期目標。經過試驗其結果表明，該智能調控裝置的性能完全滿足了設計要求，操作方便，安全可靠。
（二）刀座自動供給裝置的設計改進
刀座自動供給裝置主要用于機床工作時，在自動供給刀座的同時壓緊刀座。該裝置上設有刀座導向器，導向器出口與電磁鐵相接，刀座的導出靠氣缸推送，利用可編程序控制器輸出信號，通過驅動器、電磁閥控制氣缸工作將刀座導出，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確無誤的完成，既保證了刀座供給的位置、壓緊的時間和準確度，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，主要關鍵在于確保軸身各部裝卡的位置度，實施刀座定位對焊過程中刀軸旋轉的靈活性，穩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、旋轉的靈活性、穩定性和焊后刀軸的同軸度，我們在軸端固定裝置設計有液壓缸，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、穩定性。為了確保刀軸焊后的同軸度，通過研究試驗，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）驅動裝置的設計制造
該裝置主要用于機床工作時刀軸旋轉角度、旋轉速度、活動焊槍移動位置的準確度等。為了確保機床工作時刀軸旋轉角度、旋轉速度、活動焊槍移動位置的準確度，采用電機帶動絲杠的方式來實現焊槍的縱向移動，刀軸的旋轉移動由同步電機、同步輪及同步帶來完成，電機的運轉由可編程序控制器輸出的信號來控制。試驗結果和用戶使用信息表明，電機、絲杠帶動焊槍縱向移動，同步電機、同步輪及同步帶帶動刀軸旋轉的應用，能夠確保焊槍移動位置的準確度和刀軸的旋轉角度的準確度。
六、改進后效果
七、結束語
在改進研發過程中解決了如下關鍵技術：（1）智能調控裝置的靈敏度及準確可靠性；（2）刀座自動供給裝置的準確可靠性；（3）軸盤固定與軸端固定裝置的同軸度；（4）驅動裝置的可靠性；（5）實現了一鍵式操作。
參考文獻:
[1]張蘭青．壓路機振動輪自動焊接機械手的開發應用 [J]．機電技術.2009. (6) ：16-18．
[2]戴珊珊．新型簡易五自由度焊接機械手的設計[J]．液壓與氣動.2011.(12) ：62-63．
[3]黃榮、肖勇．4自由度簡易焊接機械手結構穩定性分析[J]．機械制造.2011. (7) ：16-18．
[4]李坤、楊家軍．5自由度焊接機械手的運動學研究[J]．機械工程師.2007.（4）：20-21．
世界各國及國內以焊接業為主導的生產廠（如鍋爐、橋梁、重型及工程機械行業）一直在積極地采用國際先進的焊接工藝和設備。利用這些先進的工藝和設備提高了焊接質量，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，提高生產率，使工藝合理化以及降低成本顯得十分重要。
世界大多數發達國家，根據各自的特點，焊接車間大量使用柔性焊接系統（FWS）和高水平全自動焊接系統，在勞動力不足，企業員工高支出費用的情況下，使焊接質量，生產效率均保持世界領先地位，顯示出良好的經濟效益。
但是我國，由于勞動力充裕，人員素質較低，以及一些其客觀存在方面的原因，就不宜照學發達國家的做法，應當根據我國的特點，在低成本焊接方面走我們自己的路。
所謂低成本焊接，即明顯區別于傳統的手工電弧焊和先進的焊接機器人及柔性焊接系統（FWS），而采用優質，高效，節能的焊接技術，且焊接設備投資不大，利用率較高，投資回收期較短。焊接過程中焊絲自動送進或配備自動行走等機構，在焊接質量，生產效率，降低焊材消耗，節約能源等方面均有明顯的經濟效益。典型的方法有CO2氣體保護焊和埋弧焊等。
1我國焊接機器人的使用情況
1996年，中國機械工程學會焊接學會和中國焊接學會對全國焊接機器人在制造業中的應用情況作了全面調查，結果表明：
（1）我國使用焊接機器人進行生產的工廠約有70家左右。焊接機器人的總數達500臺（含大專院校、培訓和科研用的焊接機器人）。
（2）工程機械行業所擁有的焊接機器人臺數占總數的16%，排在汽車制造業47%及汽車零部件制造業18%以后，居第三位。
（3）工程機械行業所擁有的弧焊機器人占30%僅資助于汔車制造行業的37%。
（4）工程機械行業弧焊機器人臺數雖然沒朋汽車行業多，但是其機器人的水平比菘它主要行業的都高一些。例如工程機械徒行業中弧焊機器人幾乎全部配備有接觸尋位及電弧跟蹤系統，并具有機器人與變位協調運動的功能，而且全國僅有五條最先進的柔性焊接生產線（FWS）全部都安裝在工程機械制造廠中。
關鍵詞：節能環保；焊接；應用；
中圖分類號：TE08 文獻標識碼：A 文章編號：
近年來，很多國家都將節能、環保作為今后發展的方向，我們國家也不例外。在焊接技術的應用上，我國落后于國際先進水平，因此，在今后的發展過程中，我們應當通過技術創新，提高焊接質量，提高工作效率，堅持節能、環保的發展理念，使我國焊接技術跨上一個新的臺階，步入國際先進水平。
一、節能環保高效技術在焊接中的應用
1.逆變焊機
逆變焊機具有焊接性能好、動特性好、動態反應速度快、質量輕、體積小、焊接速度快、效率高、多功能等優點，因此易于實現焊接機械化和自動化；逆變電源功率因數達0.95以上，總體效率可以達到85%~92%，比傳統焊機平均節電25%~60%，空載時電耗只有30~50W，節能效果明顯。為了說明逆變焊機的節能效果和優越性，把逆變式弧焊整流器和幾種傳統的弧焊機主要技術性能指標列于表l，以便對比。
表1逆變式弧焊整流器與傳統弧焊機主要性能比較
2.熔化極氣體保護焊
熔化極氣體保護焊(GMAW)具有高效、節能和便于自動化的特點，是目前用得最多的一種焊接方法也是自動線上和焊接機器人的首選熔焊方法。據不完全統計，在汽車零部件、集裝箱和工程機械行業中，基本上全部采用氣體保護焊；而一般機械、鐵路車輛和重型機械行業的比例都超過50%；在造船、鍋爐和金屬結構行業由于埋弧自動焊的用量較大，CO2氣體保護焊的比例相對較低。隨著實踐的不斷深入，人們發現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果。現在，采用混合氣體的趨勢越來越強，混合氣體的種類也越來越多，探索其在GMAW中的影響規律有著極大的社會效益。
3.智能機器人焊接
近些年，隨著模糊控制理論和神經網絡控制技術及專家系統理論的發展，模擬焊工操作的智能控制方法已經在焊接過程中成功應用，對焊縫成形的質量取得了較好的控制結果。國內外對遙控技術的研究成果較多，遙控焊接正向著實用化的方向發展。美國發射到火星上的索杰納機器人就是這種系統成功應用的最著名實例。目前，關節式焊接機器人已在汽車制造、航空航天、工程機械、船舶等行業獲得廣泛應用，但對一些危險、惡劣及特殊環境下，例如航天空間、深海作業、管道內外焊接等，傳統的關節式焊接機器人難以完成，為此需要研究發展新型的特種焊接機器人，我國在管道焊接機器人、水下焊接機器人、爬壁焊接機器人、球罐焊接機器人等方面進行了研究，培養了隊伍，取得了一批研究成果，在某些技術方面達到了國際先進水平。
4.振動焊接技術
振動焊接技術是在金屬焊接的過程中，對被焊件施加振動處理的一項焊接工藝，它起到細化晶粒的作用，在熱狀態下通過熱塑性變形來調整應變而降低殘余應力，這樣可有效防止焊接裂紋的形成和工件的畸變，提高構件的疲勞壽命，增強焊縫的力學性能，達到提高焊接質量的目的。并且可以省去焊后消應力處理，縮短生產周期，降低生產成本。可以預言，振動焊接的推廣和應用必將給焊接生產行業帶來巨大的經濟效益。大連理工大學的陳源從振動焊接減少焊接變形方面，采用先進的有限元方法進行了計算，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行了研究。Tseng研究了焊弧擺動對焊接質量的影響，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，提高焊接區的力學性能。TewariSP詳細研究了軸向振動對焊接件拉伸特性的影響，其結論是：經過振動焊接的構件的屈服強度、極限拉伸強度和破壞強度有顯著提高。
二、節能環保高效技術在焊接輔助工藝中的應用
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行處理，以消除工件殘余應力。振動時效的顯著優點是節能環保、降低成本、縮短周期。與熱時效相比，節約成本90%以上，節能95%以上，節約投資90%以上。振動時效快，一般僅需30min,最長不超過1h，而且設備輕便，工藝簡單，適應性強，優點很突出。VSR在我國從無到有，現已有幾千臺VSR設備在我國機床、模具、鍛壓、航空、發電等行業生產中運行[7]。節能減排效果明顯的頻譜諧波振動時效技術與傳統的熱時效相比，振動時效技術節能95%以上，完全克服了以煤為燃料的熱時效爐存在的嚴重污染問題，實現零排放。與傳統亞共振相比，頻譜諧波振動時效技術的應用覆蓋而從原有的23%提高到了100%，并徹底解決了傳統亞共振技術噪音大、應用而窄、工藝操作復雜、長期無法納入企業正式生產工藝問題。推廣應用頻譜諧波振動時效技術具有很好的經濟效益和社會效益。
2.隨焊錘擊
隨焊錘擊是在焊接過程中通過實時錘擊焊縫及近縫區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。利用隨焊錘擊技術能夠有效地控制焊接橫向及縱向收縮變形，實時調整焊接接頭的殘余應力分布狀態，從而真正實現動態低應力、無熱裂、小變形焊接。因此，能節約大量的能源和資金，給國家和企業將帶來前景廣闊的經濟效益和社會效益。
對于不同的試件和焊接條件，應采用不同的焊接錘擊參數，但現有的隨焊錘擊裝置存在參數調節困難，個別參數調節不可實現等缺點，所以提出了參數可調的隨焊錘擊方式。可調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行塑性反彈，使之在而內產生兩維塑性伸長，釋放焊接過程中的殘余拉應變，大幅度提高了焊接接頭的疲勞強度。錘擊力、錘擊距離的控制均采用按鈕控制，電機調節，使其參數的調整方便可靠，從而保證焊接過程中當焊接材料和焊接條件變化時可隨時調整錘擊參數，進一步提高焊機的工作效率。
三、結束語
雖然我國在節能環保高效焊接技術應用方而做了大量工作，并取得了可喜的成績，但與先進國家相比，還有相當大的差距。因此要繼續大力推廣節能環保高效焊接技術.加強消化吸收引進的高效節能焊接技術，并創新提高，克服總是依賴進口的思想。
參考文獻:
【1】盧薇，李之中，馬新國.逆變焊機的研究與探討[J].山西機械，2001
【2】林尚揚，關橋.我國制造業焊接生產現狀與發展戰略研究[J].熱加工,2004
【3】許燕玲，林濤，陳善本.焊接機器人應用現狀與研究發展趨勢[J].金屬加工，2010.
【4】朱政強，陳立功，倪純珍.振動焊接}_藝的研究現狀及發展方向[J].焊接,2003
【5】馬曉麗，華學明，吳毅雄.高效焊接技術研究現狀及進展[J].焊接,2007
【6】關橋.動態控制焊接應力與變形技術基礎研究[Z].國家自然科學基金巾請書，1990.3
【關鍵詞】制造技術；焊接；自動化；機器人
一、工藝對焊接機器人的基本要求
焊接機器人是典型的工業機器人。在實際焊接中，弧焊機器人仰面要高精度的移動焊槍沿著焊縫運動并保證焊槍的姿態，另一方面在運動中不斷協調焊接參數。焊接工藝對焊接機器人的基本要求可歸納如下：（1）具有高度靈活的運動系統。能保證焊槍實現各種空間軌跡的運動，并能在運動中不斷調整焊槍的空間姿態，因此，運動系統最少需要具有5～6個自由度。（2）具有高精度的控制系統。其定位精確，對點焊機器人應該達到±1mm，對弧焊機器人應該至少達到±0.5mm，其中參數控制精度應該達到1%。（3）其示教記憶的容量至少能保證機器人能夠連續工作1小時。對點焊機器人應該至少儲存200～1000個位置點，對弧焊機器人應至少儲存5000～10000個點位。（4）可設置和再現與運動相聯系的焊接參數，并能和焊接輔助設備交換到位信息。
二、焊接機器人的速度雅克比與速度分析
（1）焊接機器人可以簡單地理解為焊接用機械手，和一般工業機器人相似。對于n自由度的機器人的情況，關節變量可以把廣義關節變量q表示為[q1 q2…qn]T。當關節為轉換關節時qi=θi，當關節位移動關節時qi=di，dq=[dq1 dq2…dqn]T，反映了關節的微小運動。機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，它是關節變量的函數X=X（q）。函數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動。它由機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的偏導數矩陣，成為n自由度機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代表機器人末端在操作空間中的廣義速度，■代表機器人關節在關節空間中的關節速度。所以：■=J-1V。J-1稱為機器人的逆速度雅克比。
三、激光/電弧復合焊接技術
激光/電弧復合焊接技術是激光焊接與氣體保護焊的聯合，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，同時為了滿足生產的迫切需求，激光/電弧復合焊接技術近年來成為焊接領域最重要的研究課題之一。激光/電弧復合焊接技術之所以受到青睞是由于其兼各熱源之長而補各自之短，具有1+1>2或更多的“協同效應”。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定性和功率密度，提高了焊接速度和焊縫熔深，熱影響區變小，降低了工件的變形，消除了起弧時的熔化不良缺陷。在這點上特別適合鋁及其合金的焊接。激光/電弧復合焊接技術是對激光焊接的重大發展，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的投資成本，該技術的發展對推動激光焊接的普及將起重要的作用。
國外機器人領域發展近幾年有如下幾個趨勢：（1）工業機
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），而單機價格不斷下降。（2）機械結構向模塊化、可重構化發展。例如關節模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統三位一體化；由關節模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人整機。（3）工業機器人控制系統向基于PC機的開放型控制器方向發展，便于標準化、網絡化；器件集成度提高；大大提高了系統的可靠性、易操作性和可維修性。
參 考 文 獻
【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 .
【關鍵詞】弧焊機器人；電弧跟蹤；精度；技術研究
【Keywords】arc welding robot ； arc tracking； precision ； technical research
【中圖分類號】TP242；TG409 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）06-0182-02
1 引言
弧焊機器人設備具有焊接質量穩定、焊接效率高、可持續作業等特點，近幾年發展迅速，已廣泛運用于橋梁、建筑鋼結構、工程機械、造船等領域。
工程機械構件結構復雜，體型龐大，對焊接要求比較高，用焊接機器人編程時難度較大，在機器人焊接過程中容易出現跟蹤精度低下的現象，從而出現焊縫焊偏的質量缺陷，需要進行人工返工返修，這樣不僅降低了生產效率，同時也嚴重影響了部件的焊接質量，因此應盡量避免焊接機器人出現焊偏的問題，這就需要我們進一步研究影響弧焊機器人跟蹤精度的控制因素，并制定措施進行改進[1]。
各種焊接缺陷中，焊偏缺陷返修難度大，時間長，而焊偏問題與機器人跟蹤精度有密切的關系，下文將重點分析跟蹤精度偏低產生的原因，并提出提升弧焊機器人跟蹤精度的對策。
2 中厚板焊接機器人系統
目前我公司采用的焊接機器人系統為神戶集團的電弧焊接機器人“ARCMAN系列”。機器人由本體、變位機、移動裝置、焊接裝置、控制系統組成。
3 弧焊機器人跟蹤系統介紹
在焊接過程焊槍會發生擺動，擺到兩側時由于干伸長變短導致電流增加，擺到中心時由于干伸長變長導致電流減小，電弧傳感器就是利用這個原理實現電弧跟蹤的。如果焊炬以焊縫為中心擺動，則擺到兩側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，則該側的干伸長變短電流較大，另外一側的干伸長變長電流較小，兩邊電流波形不對稱，系統據此可判斷出焊炬已經偏離焊縫中，然后再據此調節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
電弧跟蹤與編程質量、保護氣體種類、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、各種焊接條件、機器人命令選擇等有密切的關系，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，必須進行適當調整，通過穩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確性。
為了使電弧傳感功能起作用，必須設定自動條件命令或者數據庫的呼出命令。電弧傳感功能在設定自動條件命令或者數據庫呼出命令時，通過選擇“電弧傳感 有效”變為有效。
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，通過呼出數據庫或者自動條件命令進行個別設定的時候，必須設定擺動條件。
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、開始點傳感（包含多點/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，僅為機器人前端的XYZ成分，不包括焊槍姿勢。
特別是對于不規則水平角焊且焊接精度要求高的情況下，雖然在開始點增加了“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致在焊接中途出現跟蹤不良問題，此時需要在焊縫多點處增加“傳感糾正量取得命令”。
4.2 焊接參數調整
4.2.1 電流調整
弧焊機器人系統內設置的參數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，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跟蹤精度偏低以及焊接參數示教設定與實際顯示不一樣的問題。
電流調整過程需要在焊接工藝更改之后批量生產之前進行，測試的電流范圍可以根據機器人焊接過程實際需求的電流值，一般情況為（100～420）A開展，得出焊接電流調整值，運用電流調整軟件（廠家提供）計算出相應的參數及調整曲線，輸入示教器建立新的參數庫。
電流調整在很多情況下并非一次就能調整成功，需要多次調整后跟蹤效果，直到參數穩定為止。
4.2.2 跟蹤偏置調整
焊縫跟蹤偏置調整是調整跟蹤精度的一個參數，對電弧傳感的位置偏移檢測精度時設定的命令。在進行跟蹤偏置調整時，并非偏置參數越大越好，因為參數大精度高，相應的會出現焊縫蛇形問題，因此偏置值需要根據具體情況設定，并且經過多次調整試驗后確定最佳值，不可太大也不可太小。
4.2.3 干伸長度調整參數
觀察機器人焊接過程，保證干伸長度為（22～25）mm。焊接機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整或者更改焊接機器人干伸長度調整參數。
4.2.4 其他參數調整
其實在焊接過程任何不合理的設定焊接參數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，電弧不穩定，具有焊p蛇形的可能性，因此需要合理設置焊接電流電壓。另外是焊接速度/擺動次數，電弧傳感的追蹤范圍是，焊接速度越快、擺動次數越少越狹窄，而焊接速度越慢擺動次數越多越寬。
5 結語
通過以上改進方法，弧焊機器人電弧跟蹤精度得到明顯提升，避免出現跟蹤不良導致焊接質量問題，提高了生產效率，提升了我公司生產工程機械的市場競爭力。
【參考文獻】
[關鍵詞]焊接機器人；系統；發展趨勢
中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）27-0018-01
一、 前言
隨著國內外對科學技術的不斷重視，機器人研究水平也是科技水平中非常具有代表性的一種。焊接機器人在國內外的應用越來越廣泛，越來越受到重視。
二、國內外工業機器人的發展
機器人技術作為先進制造技術的典型代表和主要技術手段，它在提升企業技術水平、穩定產品質量、提高生產效率、實現文明生產等方面具有重大作用。大工業革命曾使人淪落為機器的奴隸，而機器人的誕生和廣泛推廣應用又重新使人類恢復了尊嚴。
美國是最早出現工業機器人的國家，1954年美國的G.C.戴沃爾發表了“通用重復型機器人”的專利論文，第一次提出“工業機器人”和“示教再現”的概念。1959年美國Unimate公司推出第一臺工業機器人。1967年日本從美國引進Unimate和Versatran等類型的工業機器人以后，結合國情，面向中小企業，采取一系列鼓勵使用工業機器人的措施，率先在汽車制造業的噴涂、焊接、裝配等重要工序中得到應用。并以此為契機，向其它產業滲透。
在我國，人工焊接仍然占據焊接作業的主導地位，人工施焊時焊接工人經常會受到心理、生理條件變化以及周圍環境的干擾。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定性和一致性，而焊接機器人則工作狀態穩定，不會疲勞。隨著國外及國內對工業機器人在焊接方面的研究應用，我國也開始了焊接機器人的研究應用。在引進國外技術的基礎上，中國于20世紀70年代末開始研究焊接機器人。1985年哈爾濱工業大學研制成功我國第一臺HY-1型焊接機器人。1989年北京機床研究所和華南理工大學聯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型弧焊機器人，為“二汽”研制出用于焊接東風牌汽車系列駕駛室及車身的點焊機器人。上海交通大學研制的“上海1號”、“上海2號”示教型機器人也都具有弧焊和點焊的功能。20世紀節式機器人。1999年北京機械工業自動化研究所機器人中心研制的AW-600型弧焊機器人工作站，采用PC工控機控制和PMAC可編程多軸控制系統，于1999年4月通過了國家機械工業局的鑒定。1999年7月15日，國家863計劃智能機器人主題專家驗收通過了由“一汽”集團、哈爾濱工業大學和沈陽自動化研究所聯合開發的H-100A型點焊機器人。
三、我國焊接機器人應用現狀
我國目前的焊接機器人以引進為主，尤其是弧焊機器人，大約占95%左右，而國產弧焊機器人由于元器件質量及配套技術等諸多因素，一直未能主導國內焊接機器人市場。因此在焊接機器人應用技術中反映出的問題，基本上源于進口焊接機器人的特定背景。在80年代后期開始引進的第一批弧焊機器人的廠家，基本上是零星購進，由于經驗不足，國內基礎技術條件不成熟，缺乏配套的機器人周邊設備，技術人員素質較低以及缺乏科學和有效的管理，致使在焊接機器人引進初期，在實際生產中未能充分發揮作用的現象比較普遍。
經過幾年的摸索實踐，進入90年代初期以來進臼焊接機器人的大多數廠家基本上注意到了這些問題，大都隨機器人本體購置了比較完善了的設備，如變位機、移動回轉裝置以及部分傳感系統，并注意到購進后與廠商維持技術服務、人員培一訓、管理方法等基本環節。同時開展與國內科研院、所及高等院校的技術合作，委托或配合進行焊接機器人設備的功能開發、軟件編程等工作，使得近年來的焊接機器人應用具有一定的成效和積極影響。
焊接機器人系統的操作編程開發。這里主要是指對焊接機器人系統的操作性與離線編程功能的開發。大部分應用單位都已注意到熟練操作焊接機器人并盡可能地通過軟件編程開發其功能的重要性。對于初次引進焊接機器人的單位，進行這項工作的實際而有效的途徑是首先要充分利用制造廠商的售后技術服務，抓住本單位操作技術人員的培訓環節，仔細研讀隨機技術文件，熟練實際操作。同時注意與有經驗、有開發實力的廠、所及高校聯合，縮短機器人的安裝調試周期，使其盡快投入正常運行。這些作法在許多較為成功的引進開發使用單位都具有深刻體會。如北京永茂塔機塔架鉸點焊接開發應用實踐。
四、焊接機器人系統研究
1.系統結構
系統控制器由計算機控制、PLC控制和機器人控制器控制等方式組成。除了控制機器人動作外，還進行輸人輸出控制等。主控部分按照示教盒提供的信息生成工作程序，并對程序進行運算，算出各軸的運動指令，交給伺服驅動，伺服馭動部分將從主控來的指令進行處理，產生伺服馭動電流。驅動伺服電機，KUKA采用內置PLC，其主要進行輸人輸出控制，控制在機器人進行作業的時候，通過輸人輸出接口，給焊機發出焊接指令，并監控焊機的工作情況，同時還可對周邊裝置進行控制。
2.控制原理分析（驅動系統）
驅動系統采用機電一體化設計、所有軸都是由數字化交流伺服電機驅動，交流伺服驅動系統有過載、過流、缺相、超差等各種保護，性能安全可靠先進的設計令機器人能夠高速、精確、穩定的運行，并易于維護。機器人運動的孰跡十分精確、重復定位精度小于0.5mm。機器人手臂的每個關節都可當作一個簡單的伺服機構，每個關節控制都有一個伺服環，以提供位置誤差信息。機器人采用了獨立關節的PID伺服控制。機器人具有非線性特點，即慣性力、關節間的耦聯及重力均與機器人的位姿或速度有關，是變化的，但伺服系統的反饋系數是確定不變的，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。由于工業機器人在工業環境下，對其快速性與變載負荷都有嚴格要求，固在控制方法上仍采用傳統的單關節PID控制，從設計方便考慮，我們選擇相應的集成驅動芯片，實現單性可逆驅動，利用單片定時器產生PWM脈沖調制信號，檢測元件為旋轉變壓器，檢測信號轉換后送入關節控制器，并與控制器中的設定參數比較，產生偏差信號，控制驅動器驅動電機。
如果要讓一個以上的關節同時運動，那么各運動關節的力和力矩會產生互相作用，而且能對每個關節適當地應用位置控制器、速度控制器、加速度控制器。因此，要克服這種相互作用，就必須附加補償。要確定這種補償，就需要分析機器人的動態特征，對各關節間的耦合和補償。
五、焊接機器人的發展及趨勢
據不完全統計，服務于焊接加工領域的焊接機器人占全世界在役的工業機器人中的一半左右。其實，焊接機器人就是在焊接生產過程中，代替焊工從事焊接任務的工業機器人。這些焊接機器人中，只有少數是專為某種焊接方式設計的，而大多數的焊接機器人就是在通用的工業機器人裝上某種焊接工具而構成的。在多任務環境中，一臺機器人并不僅僅完成焊接作業，甚至還可以完成包括焊接在內的取物、搬運及安裝等多種任務。編程人員可以向機器人輸入相應的程序指令。機器人可以根據程序指令自動更換機械手上的工具來完成相應的任務。因此，從某種意義上來說，工業機器人的發展歷史就是焊接機器人的發展歷史。
六、結束語
焊接機器人技術的發展極大程度的解放了人工勞力，也保護了人們的安全，更是科技發展進步的體現，但是該技術還需要進一步完善和提高。
參考文獻
[1] 王銳.焊接機器人控制系統研究分析.電子世界.2013年3月，第2期，166-168.
【關鍵詞】工程機械機械焊接自動化技術
隨著現代化科學技術的快速發展，先進的科技手段和現代化設備對人們在生產生活各個方面的影響巨大，人們也開始逐漸認識到生產設備提升對于提高生產效率、改善產品質量和在降低成本等方面的優勢。以機械焊接技術為核心的機械加工產業，一直在致力于對機械焊接工藝的研究和焊接設備的改進和創新來提高機械的生產效率。先進的機械焊接技術，不僅能夠增強機械產品的質量還能夠降低生產成本，在一定程度上改善生產環境。我國的機械焊接行業由于勞動力充足等原因，自動化焊接技術發展應用較為緩慢，與世界先進水平還有一定的差距，隨著我國對機械設備需求的增多，我國現有的自動化機械焊接技術還需要進一步的發展和提升。
1工程機械自動化焊接技術的原理
傳統的焊接技術主要是將電弧引燃，保持一定的電弧長度，手動的進行多方位移動，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。而現代的自動化焊接技術主要是指機械裝置在不加外力干涉的情況下，按照設定的程序，將焊接過程自動機械系統化，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構、焊槍夾緊機構、脫材料機構和焊槍氣動調節機構等來完成。在工程機械加工焊接過程中應用自動化技術，能夠幫助實現有效的自動化生產過程，對于提升機械焊接行業的自動化水平具有重要意義。
2我國工程機械焊接自動化技術的發展現狀及存在的問題
隨著我國機械焊接自動化研究的深入以及數字化技術的成熟，數字化技術與機械焊接技術融合產生了數字焊接機、數字化控制技術已經進入了市場，我國的諸多大型基礎建設項目如航天航空項目、西氣東輸項目、南水北調工程等應用了這些技術，先進的自動化焊接技術的出現和應用，極大的促進了焊接行業的發展和產品質量的提高。我國的焊接行業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的發展戰略目標，現在已經有一些自動化機械焊接設備以及智能化焊接機器人等，但是自動化、智能化、網絡化的水平仍然較低。在我國經濟快速發展的大背景下，我國已經成為了世界上最大的機械焊接設備進出口國家之一，國內的機械設備生產量大于市場實際需求量，機械生產制造企業的增多使得市場競爭十分激烈，在這一形勢下，機械生產制造企業需要通過提升自身加工工藝水平來打造核心競爭力。
3工程機械焊接自動化技術的發展趨勢
我國的工程機械焊接行業在國家大建設大發展的背景下得到了快速的發展，但是我國的工程機械焊接技術的整體水平與國外先進水平尚有一定的差距，目前我國工程機械焊接領域主要向以下方向發展:
3．1數字化集成化焊接控制
隨著數字化控制技術應用于焊接技術和設備，機械焊接的控制準確度和焊接產品的穩定性得到了很大提高，焊接控制系統的集成化使得焊接技術與信息技術進行很好融合，將生產過程中的信息進行匯總，有助于操作人員進行控制和判斷，提高了機械焊接生產的效率。
3．2機械焊接過程的智能化控制
機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、計算機技術及智能控制技術的發展，這些技術開始逐漸應用于自動化焊接，這使得焊接過程實現智能化操控，可以應用與不同的復雜環境和生產要求。我國現有的智能化焊接設備和技術還不完善，不能實現輸入焊接工藝要求就能自行進行焊接生產等功能，焊接專家系統也不夠完善，我們需要加強過程的智能化控制研究，如專家系統的完善、神經網絡控制等。
3．3網絡化系統集成
為減少對于焊接工作人員的健康損害，利用計算機網絡技術可以代替傳統的工人手工操作，變成工人利用計算機及遠程通訊技術來控制焊接機進行生產，還可以實現自我診斷以及檢查功能。開放式的焊接系統，操作者可以通過數據庫中現有的焊接工藝數據生成焊接工藝參數。
3．4機械焊接自動化技術的柔性化
在目前的發展方向中，我們可以通過光、機、電技術與焊接技術的結合來實現焊接過程的精準化和柔性化，使用微電子技術來對機械焊接工藝和設備進行改造和省級，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器人
焊接機器人和自動化焊接專機的使用可以替代焊接工作人員進行難度較大、危害較大的機械生產，可以改善操作人員勞動強度和勞動條件，也可以提高機械焊接的穩定性和質量。人們對自身健康的重視也使得機械焊接生產時惡劣的環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器人和焊接專機更能提高生產力，也能為機械生產企業帶來更大的利益。
4結語
工程機械焊接技術作為工程機械加工生產中核心技術，對于提高機械焊接效率、提高生產工藝、提高產品質量和使用性能、降低生產成本和產能都具有重要的意義，對于整個機械加工行業的發展、國家工業化程度的推進、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械焊接自動化工藝的研究，多學習國外先進技術并與我國進行對比，對現有生產方式和技術進行多分析總結，來不斷對焊接自動化技術進行改進和完善，在技術提升中注重以人為本的思想，在提高生產效率的前提下，也要使得技術的使用更有利于工作人員的健康和操作使用的便利性，以促進工程機械焊接行業的進一步發展。
參考文獻:
［1］李京．焊接自動化技術研究［J］．學術交流，2013．
［2］仝鐘．淺談自動焊接在機械焊接中的應用［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增長，煤炭作為工業生產中的主要能源備受關注，促使煤炭行業及相關產業得到較快發展。機械設備在煤炭勘探和礦業生產中起重要作用，隨著煤炭資源需求量的增加，企業要擴大生產規模，以求獲得更大的經濟效益，確保煤炭安全開采，就必須合理改造對機械設備，提高設備生產效率，為實現煤礦產業現代化、高產化的目標奠定基礎。本文在現有設備基礎上，提出相應的改造措施。
1煤礦機械技術設備改造
1.1改造原則
a)中國大多數煤礦機械制造企業使用的設備老化，無法滿足當前煤礦機械設備生產的需求，因此要改造現有機械設備，投入最小的成本，獲得最大的效益。煤礦機械技術改造需要與煤炭生產需求相結合，煤礦機械技術改造主要是為促進煤炭生產，更好地為社會其它行業提供煤炭資源，因此在設備改造過程中，必須要使改造后的設備充分符合煤炭生產需求，不斷促進中國經濟發展；b)提升機械設備質量。改造設備的主要目標就在于提升產品質量，為了更好地促進煤礦機械技術改造，不斷提高設備技術含量，使煤礦機械技術改造向機械化自動化方向發展，從而提高煤礦企業的加工效率，節省人力資源投入成本，更好地促進煤礦企業發展；c)合理性與科學性。在煤礦機械加工制造行業的設備改造過程中，要確保改造的合理性與科學性，應基于原有設備自身特點實施改造，不斷提高煤礦企業生產質量，提高煤炭資源利用率。煤炭資源隨著煤礦企業的不斷開采，存儲量會越來越少，因此，在開采或加工過程中，必須要進一步提高煤炭資源利用率。因此，對煤礦機械技術改造過程中也需要遵循這一原則，才能更好地促進中國煤礦行業不斷發展。
1.2中國煤礦機械設備現狀
中國當前煤礦機械加工設備自動化和機械化程度相對較低，缺乏大型成套設備，煤礦生產基礎薄弱，有很大一部分采用的生產設備已嚴重老化，尤其是一些中小型煤炭企業自身經濟實力和企業運營成本有限，很難及時更新設備，加上維修不到位，往往出現設備故障，嚴重時還會造成安全事故。中國國有煤礦連續緊張生產的礦井數占礦井總數的一半，礦井主要生產設備都是超期服役，部分鄉鎮煤礦甚至根本沒有機械設備，僅為人力開采，不符合有關煤炭法相關規定和要求。在這種情況下，將降低煤炭開采效率，造成煤炭資源嚴重浪費，制約中國煤炭產業發展。
1.3常見設備
在煤礦生產過程中，常見兩種設備：磁選機和螺旋分級機。磁選機主要用于分選磁鐵礦或提純非金屬礦，是應用磁分離原理的設備。目前，在煤礦生產中，常用永磁筒式的磁選機，該設備最為突出的特點是操作簡便、安全性高、符合環保要求。此外，設備占地面積小，自身處理效果好，可以滿足煤礦生產需求。螺旋分級機一般用在洗礦、脫泥等相關作業中，設備原理為利用離心力或重力對顆粒進行物料分級，操作方便，工作可靠。為滿足礦產生產需求，提升設備質量，在煤礦機械設備改造時，要滿足機械設備改造原則來實施改造。
2設備改造
2.1數控切割機改造
在煤礦機械加工制造行業中，數控切割機是非常重要的機械設備，它能夠對結構原件進行一定程度的切割，從而使原件更加符合設計要求。原有數控切割機工作效率比較低，而且在切割原件之后，還需要耗費很多人工分揀切割廢料。所以，切割工藝效率比較低，無法進一步滿足煤礦企業的加工制造需求。在對數控切割機進行改造后，其切割出的產品不僅能夠保證切割的弧度更加光滑，而且還能夠保證產品的質量和外觀，同時，在改造數控切割機后，可以進一步提高工作效率，減少人工劃線和打磨等步驟，從而降低工作量，進一步提高工作效率。對數控切割機的改造是煤礦機械加工制造行業向自動化方向邁進的重要一步，也為其它設備改造提供了重要參考。
2.2焊接機械設備改進
當結構件底部或頂部局部出現隆起現象，可借助點狀加熱這一方式來實施糾正，這種點狀加熱方式又稱為蜂窩加熱，簡而言之就是火焰加熱的點通過一定排列規律來實施加熱。對槽形結構局部所出現的變形情況，在實施矯正時，可在腹板兩側位置沿著同一方向來實施線狀擺動，其中加熱寬度可根據構件變形情況，結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，并循環擺動或橫向擺動。焊接工藝是中國煤礦加工制造行業中的重要工藝，很多生產和加工步驟都需要通過焊接來完成。但是，原有焊接機械設備在焊接過程中，往往會由于元件受熱不均勻造成焊接點變形的現象，這也是煤礦機械加工制造行業發展過程中的一大難題。但是，隨著焊接機械設備不斷改進，這一問題得到有效解決：在新型焊接機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，從而提高焊接點質量。除此之外，當原來的焊接處出現變形現象后，還可以采用蜂窩加熱方式或線性加熱方式矯正，能夠更好地維護焊接處形狀。通過大量實踐驗證，這兩種變形矯正方式能夠有效地解決焊接點出現的變形現象。
2.3箱型井架的改造
隨著煤礦企業不斷發展，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量不斷提高，能夠促進箱型井架的不斷發展。在改造箱型井架后，不僅改變了箱型井架結構，而且使箱型井架的質量也得到進一步提高。很多箱型井架采用了特大型的箱型結構件構成，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械加工制造行業的需要；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，能夠嚴格遵守設計過程中的各項參數，從而更好地保證箱型井架質量。
3結語
國內風力發電機組制造行業內主機架產品的焊接基本都采用傳統手工焊接方式。焊接效率不高，焊接質量受焊接工人業務能力的制約較大，再加上焊接工況較差，長時間焊接作業對焊接操作工人的健康危害嚴重，高技術的焊接工人勞務成本日益增加，甚至會出現高薪亦難尋技術過關的高質量焊工。傳統焊接問題日益突出，焊接機器人代替焊接工人已是必然趨勢。
2主機架產品的結構優化設計
在滿足風力發電機組整機性能優良的基礎上，為節約設備購置成本及實現自動化焊接的可行性，便于機架適應焊接變位機的結構，調整優化設計了產品的結構型式，如圖1～圖2所示。
3智能化焊接變位機結構選型
依據我公司風力發電機組優化后的主機架的結構特性，經長期研討分析，確定了最適合生產要求的焊接機器人工作站設備。在課題完成研究階段，焊接自動化設備主要的變位機結構形式如圖3～圖5所示。結合風電主機架產品結構特性、設備造價及技術的可行性，第3種方案為較優方案，焊接機器人系統選擇德國CLOOS成套原裝進口設備。
4焊接智能化設備對產品可焊性仿真模擬
機器人焊接仿真模擬，論證機器人焊接的可行性，驗證自動焊接時的干涉問題。部分仿真模擬如圖6所示。
5結論
焊接智能化設備是保證焊接效率與質量，改善工人勞動強度，提高工人作業條件，降低生產成本，加強安全文明生產，實現企業6S管理的有效舉措，通過本項目焊接工藝方案研究，為風電主機架焊接智能化生產實現高端突破提供基本的技術保障與支撐。文章的分析與結論如下：1）最終選型的變位機結構具備的優點：①工件易于實現自動上下料，自動化上下料過程故障率低；②變位機離地高度遠遠低于其他變位機高度，安全性高，出現故障易于維修；③線體配套的自動RGV小車高度低，拖載工件運行安全；④均可實現船型焊接位置，且該結構形式控制簡單，造價成本低；2）根據主機架機構形式及坡口角度計算確定產線節拍，優化設備配置，以填充量進行理論計算：單絲焊接起焊腳15mm，實芯焊絲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，經綜合計算分析：2.0MW前機架機器人自動焊接所需時間為66.9h，2.0MW后機架焊接時間總需10.78h。本課題研究項目處于實施階段，相關計算研究僅供參考，文章所屬內容僅代表個人觀點。
作者:荊旭東 單位:太原重工新能源裝備有限公司
參考文獻：
[1]王政.焊接工裝夾具及變位機械—性能、設計、選用[M].北京:機械工業出版社,2001.
關鍵詞：汽車車身；焊接技術；智能及自動化
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
引言
汽車的焊接技術是汽車制造過程中一項重要的環節，汽車的發動機、車廂、變速器、車橋、車架的生產都離不開焊接技術。汽車的某些部分在生產時需要特殊強度的材料作為支撐，例如大型的齒輪和輪緣就需要有高強度的合金鋼來制成，材料的強度可以確保汽車的使用年限，但是，高強度的鋼材價格比較高，在生產汽車的過程中會造成成本的增加，焊接技術的應用取代了合金鋼的使用，而且提高了齒輪的耐用性，降低了汽車的生產成本。特別是汽車制造公司，焊接是應用機器人的主要領域，因為機器人能在高輻射、強煙霧的惡劣環境下連續工作，并且機器人工作靈活、焊接精度高等優點，所以它保護了工人的身體建康，提高了加工產品的質量、縮短了加工產品的時間，提高了生產效率。因此焊接機器人必將代替工人應用于汽車焊接生產線。
汽車車身焊接的智能化與自動化
一、焊接技術在汽車生產中的應用
在汽車的生產過程中，人們運用電阻焊接的方法，這種方法運用電學、傳熱學和冶金學等多門學科，因此，要想使焊接質量提高，就必須對電學的相關因素進行控制。電阻焊接工藝是在制定參數的基礎上實現的，現在隨著計算機技術的高速發展，實現了數值模擬技術，計算機實現了對數據的篩選工作，人們在車間就不用再花費大量的時間來篩選數據，節約了大量的人力、物力和財力，提高了汽車制造商的經濟效益。尤其是在近幾年來汽車制造業的蓬勃發展，在汽車車身的薄板結構的裝配過程中，使用電阻焊接的方法，采用鋁合金等新的復合材料，增強了焊接的性能。
二、機器人的結構組成與分類
機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能完成各種作業的可編程智能化設備。機器人具有能自動控制、可重復離線編程、具有多功能、多自由度的結構特點，通常由4大部分組成，即執行機構、驅動系統、控制系統和智能系統。
機器人的執行機構，主要由機械傳動系統和末端執行器組成，包括手部、腕部、腰部和基座等。機器人的控制系統包括：控制電腦和伺服控制器。機器人的驅動動力主要有：電動驅動、液壓驅動、氣動驅動等。
機器人的驅動―――傳動系統，是將能源傳送到執行機構的裝置。其中，驅動器有電機(直流伺服電機、交流伺服電機和步進電機)、氣動和液動裝置;而傳動機構，最常用的有諧波減速器、滾珠絲杠、鏈、帶及齒輪等傳動系統，用于把驅動器產生的動力傳遞到機器人的各個關節和動作部位，實現機器人平穩運動。機器人的控制系統是由控制計算機及相應的控制軟件和伺服控制器組成，是機器人的指揮系統，對其執行機構發出如何動作的命令。
機器人智能系統由兩部分組成：感知系統和分析－決策智能系統。感知系統主要靠具有感知不同信息的傳感器構成，屬于硬件部分，是機器人的感覺器官，機器人工作時，電腦根據傳感器獲得的信息控制機器人動作。它主要分為內部傳感器和外部傳感器兩大類。
機器人的分析－決策智能系統，主要是靠計算機專用或通用軟件來完成。機器人的所有這些結構協調完成工作指令。它主要分為幾類：從結構功能上分為智能型工業機器人、直角坐標型機器人、圓柱坐標型機器人、球坐標機器人。從用途上可分為：焊接機器人、機器加工機器人、裝配機器人、噴漆機器人、移動式搬運機器人等。
焊接機器人又可包括弧焊機器人、點焊機器人和激光焊機器人。弧焊機器人一般由示教盒、控制盤、機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動，并不斷填充金屬形成焊縫。點焊機器人由機器人本體、計算機控制系統、示教盒和點焊焊接系統幾部分組成。主要是將沖壓成形的薄板結構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，將焊件聯為一體。
電焊機器人
激光焊機器人主要由機器人本體、送絲系統、激光系統、控制系統等組成。通過電感、電容、聲波、光電等各種電子傳感器，經過控制系處理，根據不同焊接對象和要求，進行焊縫跟蹤、缺陷檢測、焊縫質量監測等項目，通過反饋控制調節焊接工藝參數，從而實現自動化激光焊接。
三、機器人是汽車焊接線現代化重要標志
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、點焊、二氧化碳保護焊等。隨著社會的發展，人民生活水平的提高，用戶個性化需求的日益強烈，對汽車的安全性、美觀性與舒適性的要求越來越高，同時汽車制造企業為了追求更大的經濟效益，對焊接精度、焊接質量和焊接速度等的要求越來越高，因此建立一條現代化的生產流水線就顯得非常重要。而焊接機器人的應用促進了現代化流水線的建立。
現代化的焊接流水線主要是滿足多車型、多批次的市場需求，提高車身車間生產能力的柔性和彈性。因此現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、懸掛點焊機、弧焊機和多點焊機等組成。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。這對企業來說是非常不利的，企業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。于是建立柔性化焊接生產線擺在了企業面前。機器人的出現與應用滿足了汽車企業的現代化的需求，實現了焊接生產線的柔性化。那么在車身焊接線上應用的機器人主要有幾種：點焊機器人、弧焊機器人和激光焊機器人。這些機器人的應用，使焊接實現了機器人代替工人工作。
點焊機器人：主要進行的是點焊作業，在點與點之間移位時速度比較快，從而減少了移位的時間，通過平穩的動作、長時間的重復工作和準確的定位，取代了笨重、單調、重復的體力勞動，更好地保證了焊點質量，使工作效率得到了很大的提高。它是柔性自動生產系統的重要組成部分，增強了企業應變能力。
弧焊機器人：弧焊過程比點焊過程要復雜得多，對焊絲端頭的運動軌跡、焊槍姿態、焊接參數都要求精確控制。具有較高的抗干擾能力和高的可靠性。能實現連續軌跡控制，并可以利用直線插補和圓弧插補功能焊接由直線及圓弧所組成的空間焊縫，還應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處，機器人也應自動停止向前運動，以滿足工藝要求。此外，還應有接觸尋位、自動尋找焊縫起點位置、電弧跟蹤及自動再引弧功能等。
激光焊接機器人：激光焊接是與傳統焊接本質不同的一種焊接方法，是將兩塊鋼板的分子進行了重新組合，使兩塊鋼板融為了一體變為一塊鋼板，從而提升了車身結構強度。同時在焊接過程中焊接工件變形非常小，一點連接間隙都沒有，焊接深度/寬度比高，焊接質量高。從而提升了車身的結合精度。可見機器人的應用，實現了焊接流水線的智能化，實現了焊接生產線的自動化與現代化。
四、機器人在汽車焊接線中的重要應用
汽車工業的飛速發展，加劇了產業間的激烈競爭。特別是對于汽車企業來說，誰先搶占先機，誰就能在競爭中獲勝。獲勝的關鍵是生產效率的提高，是科技的創新。特別是機器人的應用，使生產線實現了柔性化、自動化。機器人在焊接線上的應用，可以使各種車型能夠進行混線生產，節約了投資成本，在更換新車型時只需要更改焊接機器人運動軌跡的程序，同時可以進行離線編程，節省了時間。焊接機器人不僅使焊接生產線實現了智能化，還極大的提高了焊接線的產品質量和工作效率，減輕了工人的勞動強度，使工作環境得到了改善，并且能替代人完成一些人不能操作的作業任務。特別是最近幾年大眾汽車實現了焊接技術的飛躍。
激光焊接的車身，使大眾在眾多的汽車生產企業里成為科技引領者，成了汽車業里的強者。縱觀大眾能夠成功的途徑，主要是采用了激光機器人代替人工勞動，將各種光學、機械、電子科學技術與焊接技術有機結合，實現焊接的智能化、精確化和柔性化，從而使焊接質量與生產效率得到提高。
機器人的應用使工廠實現了利潤最大化，豐厚的利潤又為科技的創新奠定了堅實的基礎，從而促進了企業的轉型，促進了科技的進步。機器人在汽車工業中的應用，實現在汽車的柔性化生產，減少了投資成本，提高了汽車的產量，實現了轎車進家庭的夢想。
結束語
機器人的應用，縮短產品更新換代的準備周期，減少了設備的投資，減小了勞動強度。同時又提升企業的產品質量，使企業的整體實力和競爭力得到提高。機器人的應用，實現了焊接質量的穩定和提高，保證均一性。機器人技術的應用，有力地推動了世界汽車工業智能化水平的進步，推動了中國汽車工業的躍變。未來機器人必將智能化、微型化，應用于社會的各個領域，促進科技向前發展。
參考文獻
[1]一汽大眾看護機器人的“高級大夫”――記機器人維修管理專家、全國十大杰出青年崗位能手李天明[J].機械工程師.2009(08)
關鍵詞：機器人；汽車車身；汽車制造；焊裝連接技術
中圖分類號：TP278 文獻標識碼：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，并且該裝配連接技術的柔性要求也非常高。機器人的機械化行為非常準確，可以在短時間內實現快速裝配，并且其裝配技術的應用效果非常高。在焊裝車身工藝中，機器人系統不僅可以發揮生產優勢，還能創造出多種連接技術聯合制作的工業生產模式。
1 焊接機器人系統
1.1 焊接機器人系統特征簡述
焊接機器人在工業生產過程中，其技術應用特點相對獨立，在保持運動自由的情況下，能夠按照計算機程序軟件設定的程序進行工業操作。自動化是焊接機器人最特殊的功能，除了自動化性能，機器人還可以在短時間內進行機械組建，并且其柔韌程度很高。機器人系統表現出來的多樣化功能特征具有很強的時代意義，信息處理功能、先進制造技術、高準確度的操作行為為機器人系統帶來了很好的發展空間。
1.2 焊接機器人系統元件
焊裝機器人系統的組成構件，主要由以下幾部分組成：
（1）焊接機器人主體。主體包括電源控制座以及工作軸，其主體內部結構是機器人完成工業制造生產的基本結構，所以機器人在投入生產過程中，設備檢修人員經常會對其主體結構進行維修和技術測試，以保證其主體結構完整。機座、支架等結構連接在焊接機器人主體上，使機器人擁有抓重、靈活變動工藝方向、調節機座位置等功能。
（2）機器人控制器。控制器是連接計算機控制程序的電子信息傳送設備，工作人員會通過控制器來操控機器人進行工業生產。因為控制器中安裝的電子信號發射器可以在第一時間將工作指令傳達給機器人主體，機器人主體對操作指令進行詳細分析之后，再進行重復性的工業生產。
（3）轉換接頭。機器人在工作一段時間之后，其生產、焊接元件會產生相應磨損，這種磨損現象會嚴重降低生產、焊接元件的工作效果，所以系統會根據機器人運作的次數，定期對其工業生產接頭進行更換，以保持機器人隨時處在最佳工作狀態。
1.3 機器人系統功能性分析
通常情況下，機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，將其所要進行的工業生產動作傳達給機器人，機器人進行拼裝或焊接工作。隨著機器人技術研究的不斷深入，其功能性也發生了很大的改變。現階段，很多汽車車身制造工業紛紛引用了機器人系統，其不僅可以完成傳統意義上焊接與拼裝工作，還能通過快速轉換接頭支架形成連續性生產結構，這種連續性生產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 機器人復合應用技術研究
2.1 激光焊接技術
焊接是車身制造工業中的重要組成內容，大部分應用在車身制造的機器人，其運動特性大多體現在焊接方面。由于車身焊接對焊接材料粘合程度的要求很高，所以其焊機技術應具有高強度、高密度、高熱度、高速度特點。機器人在進行焊接操作時，要想實現良好的焊接效果，必須對車身材料進行準確的、高密度的集中加熱。焊接技術的發展和應用使機器人的硬件設備組成更加完善，加入激光器、光導系統的機器人，其熱能控制性能更好。
2.2 在線檢測技術
機器人不僅具有很好的工業生產性能，其自動檢驗功能也非常好。機器人可以在完成一項工業生產任務之后，自動對其作業效果進行視覺檢測和質量評估。目前，機器人在車身制造方面的在線檢測技術已經發展的較為完善，在檢測車身體積、結構、材料質量情況方面出現誤差的可能性非常小。機器人主體中的視覺傳感器可以通過運動軌跡輕松的測量出操作行為的準確性，同時又因為測量對象通常和機器人主體相連，所以視覺傳感器可以利用固定支架實施定點測量，以做到在任何范圍內都可以對其操作行為進行效果測量。
2.3 車身點焊技術
點焊技術在傳統車身制造工藝中占據主導地位，工作人員在規劃車身制造計劃時通常會將點焊技術的應用內容作為重點研究項目。隨著車身制造技術的革新，制造板材物理性能的改變，機器人在點焊制造工藝中的應用效果越來越好。點焊技術相較于傳統焊接技術，其焊接精度、質量都有大幅度提高，并且其技術的靈活應用性能很好，所以點焊技術較為廣泛的應用在相對復雜的車身制造工藝領域，在產品性能提升和設備改造方面起到了積極的影響作用。
2.4 車身壓合技術
壓合技術在制造高品質車身中的應用效果很好，通常采用壓機與模具相結合的方式進行形狀壓合，機器人系統加入壓合技術之后，可以與滾輪進行相關的設計配合，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計目標。所以壓合技術的技術柔韌性，可以大幅度增加機器人實現多品種混合生產，降低汽車企業車身制造的運營成本。
2.5 車身涂膠技術
涂膠技術與焊接技術相同，其主要目的表現車身在制造流程上，功能性的統一化，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與化學性質的條件下，機器人可以快速的進行減震、密封焊接，制造出不同結構形態的涂膠形狀。同時，因為涂膠的化學性質在復雜環境下很容易變形，所以在車身制造過程中，工作人員經常會采用機器人制造，來精確掌握涂膠技術的應用時間以及應用位置。
2.6 車身沖鉚技術
沖鉚技術在車身制造中的應用效果很好，沖鉚效率高，其車身制造成本會大幅度降低。機器人對沖鉚技術的掌握情況良好，可以在相對復雜的環境下實現沖孔處理，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，實現車身一體化的制造目標。由此可見，沖鉚技術對豐富車身制造材料、提升車身使用性能有很大影響。機器人使用沖鉚技術可以提升鉚接精度，實現車身各部分元件鋁合金連接的制作目標。
3 結語
通過上文對機器人在車身制造工業中的應用進行系統分析可知，機器人系統對實現車身制造工藝生產效率、節約勞動力、降低制造成本方面具有很好的作用。通過機器人參與制造生產，車身制造工藝完成了混合生產的發展目標，并且可以通過改變機器人不同操作程序來完成多種操作行為。針對批量化生產、多樣化生產的車身制造產業，機器人擁有的激光連接技術、涂膠技術、點焊技術、在線檢測技術在制造發展上占有絕對性優勢。
參考文獻
[1] 楊金.機器人在汽車車身制造中的應用[J].航空
制造技術，2012，12（7）：117-120.
[2] 韓立軍.機器人系統在汽車車身制造技術中的應用
[J].機器人技術與應用，2011，12（11）：115-
129.
[3] 石柏軍，何濤，何燦榮.基于機械變形的壓力連
接技術及其在汽車車身制造中的應用[J].機床與
液壓，2013，12（8）：117-129.
[4] 周建忠，張永康.激光加工技術在汽車車身制造
中的應用[J].電加工與模具，2013，12（11）：
119-125.
[5] 陳根余，顧春影，梅麗芳.激光焊接技術在汽車
制造中的應用與激光組焊單元設計[J].電焊機
械，2013，12（7）：116-124.
[6] 朱傳梅，王曦浩.拼焊技術在汽車車身制造中的應
引言
焊接機器人的優點在于:焊接參數穩定，大幅提高了焊接產品的質量;使操作工人遠離焊接弧光、煙霧和焊渣飛濺的侵害，極大地改善了工作條件;可以24h連續工作，大幅提高了勞動生產率。我國的工業機器人自上世紀一七五科技攻關開始起步，經過30多年的發展，在機器人的設計、制造、控制系統、傳感器技術和智能應用方面都取得了長足的發展，弧焊機器人已廣泛應用在汽車及裝備制造等領域的焊裝線上。科學技術的不斷發展，使工業生產系統不斷向大型復雜開放的方向發展，反過來又對焊接機器人等工業技術提出了更高的要求，虛擬仿真技術、人工智能控制和多智能體協同工作系統等高新技術正成為焊接機器人技術研究的熱點，不斷推進焊接機器人向著更先進的數字化、信息化、智能化方向發展。
1虛擬仿真高新技術
虛擬仿真技術是在信息處理技術和網絡技術發展的基礎上，將先進的仿真技術手段與網絡技術相結合，對事件的現實性從時間和空間上進行分解后重新組合的技術。這一技術包括了三維計算機圖形學技術、人機交互技術、多功能傳感技術、人工智能、高清晰度的顯示技術以及網絡并行處理等技術的最新發展成果，是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬系統。在機器人研發設計階段，由于機器人的機械手是多自由度的空間連桿機構，如果采用傳統的力學和運動學理論來進行計算分析，那么難度非常大。如果利用計算機虛擬仿真技術，將機械手的幾何參數及各組成零件的結構和力學特征與機器人學理論結合，運用三維設計軟件將其模擬出來，再對其進行模擬運動和受力分析，就可以得到直觀且可靠的結果。在機器人試驗過程中，由真實設備和計算機仿真系統綜合組成虛擬現實環境，讓機器人在仿真環境中模擬正常工作狀態，這樣不僅加快了機器人系統的實際應用能力檢測的進度，也縮短了其在工作環境中的安裝和調整周期，更避免了許多在常規計算中難以測算的動態障礙、十涉等問題。
2多智能體協調控制高新技術
多智能體協調控制系統是指多個智能體通過系統控制互相協調、配合，協同工作，能夠共同完成一項工作任務的組合系統，是近年來剛剛興起的一項開放J陛智能新技術。多智能體協調控制系統是在單體智能機器人的基礎上，為了適應復雜工作而將多個機器人的工作組合協調，相互關聯。在搭建該控制系統時，重點考慮多個智能體的協調運作，即每個智能體按控制要求，在規定時間和空間內完成既定任務，且與相關聯的智能體在時間和動作上協調一致，相互間有信息交互，具備一定的調節反饋能力。多智能控制體系利用一個控制系統，組成一個龐大的復雜的體系，完成復雜的工作目標，解決了一個全局性問題。其特點在于，將本應非常復雜的硬件和軟件控制系統，分解成了相對簡單的、獨立的、相互間有信息反饋、彼此協調的多個單智能體單元。整個系統實現了資源共享、信息互通、互相協調、互相控制，通過易于管理、可靈活調整的多個單體，完成各種復雜的工作任務。
3智能傳感器高新技術
近年來，隨著微電子技術的不斷發展，傳感器技術也得到了長足進步，在傳統傳感器的基礎上，發展起了多種新型智能傳感器。在焊接機器人領域應用的有電弧傳感器、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動傳感器，以及包括光譜、光纖、紅外等在內的光傳感器等。智能傳感器技術對機器人技術向高精方向發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、實時性強等優點。采用了視覺傳感器的機器人，通過視覺控制不需要預先對工業機器人的運動軌跡進行示教或離線編程，可節約大量的編程時間，提高生產效率和加工質量。同時，為了使智能機器人系統獲取更加全面、準確的環境信息，以滿足其綜合決策的需要，一種以多傳感器聯合為基礎的信息采集處理系統，即多傳感器智能信息融合技術也應運而生，與傳統只能測量一種信息的智能傳感器相比，其性能大為提高。
4結語
機器人系統的研究是復雜的跨學科領域研究，其最完美的藍圖就是希望機器人能像人類一樣思考、判斷和決策，并富有各種感覺系統，目前根據人類感官原理設計的機器人視覺控制系統、皮膚觸覺控制系統、神經網絡控制系統等，對動態、非連續的焊接系統已經有很好的適應能力。另外，焊接機器人的遙控及監控技術、機器人半自主和自主技術、多機器人和操作者之間的協調控制，通過網絡建立大范圍內的機器人遙控系統等技術也正成為研究的熱點方向。
作者:劉利萍 單位: 長春職業技術學院
