工程机械典型接头的弧焊机器人焊接技术分析

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  【摘  要】科学技术的创新与革命不仅可以为我国工程机械制造业的发展创造有利的条件,同时也能够进一步提升工程机械产品的生产效率与焊接质量。在这种背景下,工程机械制造企业就应该将具备焊接技术的弧焊机器人广泛的应用到各种产品的焊接生产环节当中,尽量减少环境与人为等因素对机械产品焊接质量的影响。为此,本文章就以工程机械典型接头为例,对弧焊机器人的焊接技术进行了全面的探究。
  【关键词】工程机械;典型接头;弧焊机器人;焊接技术
  引言
  通常来讲,焊接结构在工程机械的整体重量中可以占到50%-70%,这也就从侧面决定了焊接质量对于工程机械的重要性。焊接质量不仅会在一定程度上影响到工程机械焊接结构整体的稳定性与机械性能,同时也会直接影响到工程机械的使用寿命。基于此,焊接人员在应用弧焊机器人的过程中,要充分考虑工程机械典型接头的总体特征,并在原有的基础上进一步强化弧焊机器人焊接技术的深入研究,进而全面提高我国现阶段的焊接技术水平。
  1. 机器人与焊机的通讯
  1.1机器人与焊机的通讯
  在现阶段,国内焊接加工领域中所用到的焊接机器人大致分为三种,包括国产、日产以及欧产,其中被称为机器人四大家族的发那科、安川、ABB以及库卡已成为机器人市场的主流品牌。焊接机器人所应用到的领域较广,例如汽车加工、工程机械制造、桥梁以及船舶的建造等。目前,汽车行业焊接加工生产线多采用机器人进行点焊、弧焊,而工程机械、船舶等行业基本是以气体保护焊为主。
  焊接电源方面,根据产品价格及性能的不同可以分为高端市场如Fronius,中端市场如美国的林肯以及低端市场如麦格米特、米勒等。在不同的应用场景下选择合适的焊机是非常重要的,比如在重工行业中、厚板焊接中,为提高焊接效率,可以选择Fronius或者林肯的双丝焊,为了降低双丝焊焊接飞溅可以选用Fronius的CMT功能;又如在使用过程中对焊接没有特殊要求,同时又要减少整体预算的,可以选择有价格优势的米勒、麦格米特等品牌。不同品牌的焊机都有自己的通讯接口,大部分焊机都会支持通用的DeviceNet或者EtherNet通讯接口,林肯焊机则拥有自己专用的ArcLink通讯模式,相比于DeviceNet,它具有更高、更稳定的通讯性能。为了使机器人能够实现焊接功能,并且最大限度的适配不同品牌的焊机,就需要机器人系统不仅配备通用的通讯接口,还要为特定品牌的焊机配备专用的通讯模式。
  1.2调整焊接参数操作的便捷性
  调整焊接参数操作的便捷性主要是从如下两大方面来实现:一方面,要根据焊接的情况设置好对应参数,例如焊接接头型式、坡口型式、焊件厚度、坡口角度等,然后在焊接专家数据库中进行查询,如果找到了满足全部要求的工艺规范参数,则将其推荐给用户。另一方面,如果在数据库中没有找到合适的工艺规范参数,这时再把数据库中的样本数据引入神经网络模型进行训练并推理求解,以此来可大大提升调整焊接参数操作的便捷性。
  2.焊接寻位技术
  在具体应用中,多数弧焊机器人的内部结构中都会携带一个寻位装置,该装置不仅具有较高的准确性,同时具备一定的灵敏度。基于此,焊接机器人在实际焊接工作中,由于其会与各种工件进行频繁与密切的接触,因此就不可避免会因其内部电压压力过小而导致瞬间短路的情况发生。针对这种状况,寻位装置就可以发挥其自身的优势与特点,可以通过对短路现象的记忆进行判别,协助弧焊机器人在最短的时间内,高效、精准的计算出焊缝的三维坐标,并在此基础上对焊枪位置实施合理的优化。并能够结合坐标上的相关点实施科学的计算,进而进一步对焊枪的位置进行优化。
  焊接人员只需一次确定与纠正焊枪的位置,并将寻位偏差叠加到相应点位即可准确地判断典型接头焊缝的起始点位置,优化焊接环境,创造有利的焊接条件。在这一过程中,焊接工作人员需要注意,在对工程机械典型接头焊接起始点位置进行正式的判断之前,焊接机器人要先自动清理焊枪的内部,根据实际情况来修整焊丝的干伸长长度,一旦确定则不可变更,这主要是因为当工程机械典型接头焊接起始点位置确定后,再实施后续的焊接操作,若随意更改焊丝伸出长度,就极有可能会导致焊缝起始点位置出现不同程度的偏移。
  3.智能跟踪技术
  3.1电弧传感技术
  在科学技术不断变革的背景下,我国现传感器技术的各项功能也得到了进一步的丰富与完善,整体功能性也越来越强。最初,传感器技术仅仅局限于利用单纯的信号来变换元件,但随着传感器技术的不断成熟与完善,传感器就能够实现对信号的特定处理了。尤其是工程机械焊接领域,传感技术的应用优势典型表现在弧焊机器人的焊接技术方法。与此同时,在弧焊电弧的辅助作用下,电弧传感技术可以更加准确与全面的收集焊缝位置偏差信号,为此,其在工程机械典型接头焊接中的实效性优势也越来越突出。另外,在上述过程中,电弧传感技术无需辅助装置的帮助就可以有效增强焊接过程的准确性,因此其焊接自动化的成本要求相对较低,十分符合中小型工程机械制造企业对于焊接作业的需求,已经得到了国内外焊接专业与技术人员的高度认可。
  3.2智能跟踪技术
  科技发展给我国带来的并不只有国民经济水平的提升,同时也更好的完善了我国的神经网络技术,发展了我国模糊数学在自动弧焊技术中的应用,具体表现为弧焊机器人的智能跟踪技术,该技术能够明显减少弧焊技术对工件形态的多方面的负面影响。这一优势主要是因为弧焊机器人的跟踪过程可以产生一系列记忆数据,再通过学习、记忆与联想等功能的联合作用下,弧焊机器人可以借助视觉模糊识别来做出更加准确的判断,进而能够进一步提升与优化工程机械典型接头的焊接质量。另外,相关工作人员要根据焊接形状,结合跟踪点的实际数量与具体位置来进行智能跟踪判断[3]。例如,在开展直线焊接作业时,焊接人员要根据焊接环境与条件选择两个较为合理的跟踪点即可;在开展圆弧形状焊接作业时,焊接人员就要根据实际情况合理选取3 个或者是3 个以上的跟踪点;在圆弧摆动焊接环节中,要想进一步提高焊接质量,焊接人员就要选择5个及以上的动态跟踪点。
  总的来说,弧焊机器人具备上述几种焊接技术就可以充分满足我国现阶段工程机械典型接头的具体焊接要求,但在实际应用中也需要注意如下这一问题:在开展焊接作业时,由于我国工程机械典型接头的形式具有多样性(例如角接、对接、搭接与T 型接),工件厚度与结构存在差异,焊接参数的具体数值也明显不同。为此,在实际焊接作业中,焊机工作人员要根据实际情况来合理设置弧焊机器人的焊接参数。
  4.结束语
  总而言之,在當前背景下,工程机械制造企业要充分重视弧焊机器人在典型接头焊接工作中的应用,加大对弧焊机器人焊接技术的研究,以此来有效提升工程机械的焊接质量与焊接效率。在此基础上,焊接技术人员要不断对工程机械典型接头的特征进行分析与总结,以此来为弧焊机器人焊接技术的优化提供可靠的参考依据,以便我国工程机械焊接技术早日实现智能化的发展目标,大大提升工程机械制造行业的自动化焊接水平。
  参考文献
  [1]张随丹.影响弧焊机器人焊接质量的关键因素[J].上海交通大学学报,2016,50(S1):47-50.
  [2]陈城洋.工程机械典型接头的弧焊机器人焊接技术研究[J].企业导报,2014(19):114+109.
  [3]兰虎,陶祖伟,菅晓霞.工程机械典型接头的弧焊机器人焊接技术[J].实验室研究与探索,2012,31(02):15-18+53.
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