1.概述

　　目前，在變壓器油箱制造行業(yè)，雖然有的企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始使用機器人，但總體仍是以手工焊接和仿形半自動(dòng)焊接為主，自動(dòng)化焊接還有很大的提升空間。與手工焊接相比，機器人焊接在穩定和提高焊接質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)效率等方面存在著(zhù)巨大優(yōu)勢。因此，大力推廣應用焊接機器人，提高焊接自動(dòng)化水平是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

　　2.焊接機器人構造及功能

　　這是一款可移動(dòng)式6軸焊接機器人，由移動(dòng)工作站系統和焊接機器人系統兩大部分組成，可通過(guò)吊車(chē)將整套工作站或焊接機器人系統吊到需要的工作位置，其基體由機器人、弧焊系統、電纜、控制柜、系統軟件等幾部分構成。焊接系統采用FANUC公司生產(chǎn)的M-710iC/20L機械臂和美國LINCOLN公司的POWERWAVEi400數字焊接電源，能夠很好的滿(mǎn)足操作靈活度和焊縫質(zhì)量的要求。

　　為了實(shí)現自動(dòng)化焊接，提高焊縫成形質(zhì)量，焊接機器人還具備如下功能。

　?。?）示教功能：不同于軌道固定式機器人，移動(dòng)式機器人坐標系的基準零點(diǎn)不固定，程序的創(chuàng )建和修改要通過(guò)示教器（見(jiàn)圖2）進(jìn)行操作。

　　機器人有三種運動(dòng)軌跡，分別為：點(diǎn)對點(diǎn)運動(dòng)、直線(xiàn)運動(dòng)、圓弧運動(dòng)，針對不同的焊縫路徑選擇不同的運動(dòng)軌跡。

　?。?）擺焊功能?為了增大焊縫寬度。提高焊接強度，手工焊接操作時(shí)常常沿著(zhù)焊接方向以特定角度（形狀）周期性左右搖擺焊槍。焊接機器人同樣具備這一擺焊功能，并可以選擇正弦型擺焊、圓型擺焊、8字形擺焊、L形擺焊等多種擺焊模式，擺焊條件設置分為頻率、振幅、右停留時(shí)間、左停留時(shí)間、角度等幾個(gè)參數。

　?。?）焊縫跟蹤功能?電弧傳感器可周期性對焊接電流實(shí)施監測，并與設定值進(jìn)行比較，按照事先設定的增益、偏差等參數值，對焊槍上下和左右方向進(jìn)行補償（見(jiàn)圖3）。這項功能在應對工件出現加工偏差或者受熱變形等情況時(shí)非常有效，能夠及時(shí)糾正焊縫跑偏或寬窄不一情況。

　?。?）多層多道焊功能在變壓器油箱的箱底、箱蓋等較厚鋼板的焊接中，往往采取多層多道焊的方式。焊接機器人可以通過(guò)焊接路徑記憶和再現功能、焊接路徑偏移功能，使用位置寄存器使得在第一層焊接時(shí)跟蹤傳感器存儲的焊接線(xiàn)稍許偏移，從而實(shí)現反復多層焊接。多層焊接功能只需示教打底焊縫一次即可，其余各層焊縫均自動(dòng)焊接完成。

　　3.應用實(shí)例

　　變壓器油箱上存在多種焊接接頭型式，有對接焊縫、平角焊縫、立角焊縫等。下面，我們就以焊接難度較大的立角焊為例，介紹一則焊接機器人在變壓器制造中的應用實(shí)例。

　　為保證焊接強度，油箱在焊接立角焊縫時(shí)需要采取由下向上立焊的方法。此方法熔深較大，容易焊透，但熔池底部是個(gè)斜面，熔融金屬在重力作用下比較容易下淌。因此，必須采用比平焊稍小的電流，焊槍的擺動(dòng)頻率應稍快，采用鋸齒形節距較小的擺動(dòng)方式進(jìn)行焊接，使熔池小而薄，熔滴過(guò)渡采用短路過(guò)渡形式。

　　焊接機器人立角焊如圖4所示，首先要對預設位置點(diǎn)1、焊接起始點(diǎn)2、中間點(diǎn)3、焊接終止點(diǎn)4進(jìn)行示教并創(chuàng )建程序，必須加入擺焊功能和跟蹤功能。如果示教器中已保存有立角焊程序，僅需對焊接開(kāi)始、結束點(diǎn)進(jìn)行示教即可，操作步驟就可大大簡(jiǎn)化。

　　在焊接機器人系統中，可以根據不同的材質(zhì)、板厚、接頭形式及焊接位置等情況，設定不同的焊接參數。

　　使用上述程序和參數，對變壓器油箱箱沿與箱壁連接處進(jìn)行立角焊，就會(huì )形成一道魚(yú)鱗紋均勻、焊縫寬窄一致、不跑偏且沒(méi)有接頭的美觀(guān)焊縫，手工焊接是很難達到這種效果的。

　　值得注意的是，在焊接機器人示教過(guò)程中，調整好焊槍的傾斜角度很關(guān)鍵，如果角度偏差較大，就會(huì )出現焊腳不對稱(chēng)的情況。同時(shí)，還要保證焊絲伸出長(cháng)度足夠，否則焊接飛濺會(huì )堵塞槍嘴并造成保護罩過(guò)熱。

　　4.推廣焊接機器人需要改進(jìn)的問(wèn)題

　　實(shí)際應用證明，對不受空間限制的變壓器長(cháng)直焊縫或帶法蘭的圓形角焊縫，機器人焊接比人工焊接具有巨大優(yōu)勢。但焊接機器人在變壓器制造行業(yè)的應用尚處于初級階段，為了提高焊接機器人利用率，還要從兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。

　?。?）焊接機器人制造企業(yè)要提高其便捷化、智能化水平，以便能與生產(chǎn)現場(chǎng)更加有效的對接。如：使用無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)，用激光筆模擬示教點(diǎn)及焊槍角度，代替示教時(shí)機械臂運動(dòng)；增加機器人手臂作業(yè)半徑，開(kāi)發(fā)實(shí)用工裝，使機器人能移動(dòng)到翻箱放倒的變壓器油箱內，從而實(shí)現變壓器內部焊縫焊接。

　?。?）變壓器設計部門(mén)要提高產(chǎn)品及零部件標準化程度，合理布局焊縫位置，減少零件扣壓、跨越焊縫現象，給機器人連續焊接創(chuàng )造良好條件。