钢结构焊接机器人的现状及发展研究

钢结构焊接机器人的现状及发展研究

李凡

武藏精密汽车零部件(南通)有限公司  271100

摘要：机器人焊接作为现代制造技术发展的重要标志之一，在我国许多工厂得到了广泛应用。就我公司而言，动调风机叶轮的关键部位焊接涉及组合式钢叶片的焊接和外环的焊接，目前这些任务仍然由人工手工焊接完成。然而，手工焊接是一种工作环境差、对人体伤害较大的加工方式，而且焊接人员流动性较大，关键部位焊接还对焊工的技术水平要求较高。

关键词：钢结构；焊接机器人；现状及发展方向

引言

通过正确应用焊接技术，钢结构建筑能够实现更大跨度和更高层次的设计，提供更广阔的空间和更灵活的使用方式。焊接连接具有较高的强度和刚度，能够有效抵抗自然灾害和外部荷载的影响，提高建筑结构的抗震性能和安全性。此外，焊接工程技术还可以提供多种焊接方法和材料选择，以适应不同工程需求，为建筑工程的设计和施工提供了更多的灵活性和创新性。

一、焊接机器人发展历程

根据JB/T8430—2014《机器人分类及型号编制方法》，焊接机器人是工业机器人根据应用领域进行分类的一种形式。焊接机器人可以分为弧焊机器人、点焊机器人、激光焊接机器人、钎焊机器人和其他焊接机器人。在1969年，第一批点焊机器人在美国通用汽车位于Lordstown的组装工厂投入使用。随后，不同型号的焊接机器人陆续发展出用于电阻点焊、电弧焊、激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊等多种焊接方法。同时，焊接机器人的控制形式也从最初的单一机器人控制发展到多机器人多轴同步控制。

在我国，对工业机器人的研究始于20世纪70年代，而80年代则迎来了快速发展阶段。80年代末，我国主要集中在汽车焊接机器人，并且应用了自动化生产线，使我国的工业机器人逐步实现实用化。

二、焊接机器人国内外研究现状

随着现代工业的发展，传统制造业严重依赖人工劳动力，但人工成本的提高以及人工操作的精度不高等问题使制造业自动化面临巨大的挑战。对高质量高效率生产模式的需求不断增加，这促使工业机器人应运而生。工业机器人能够在某些领域代替人工操作，并解放工人免受严酷的工作环境的影响。因此，许多国家都鼓励工业机器人的发展，并有大量科研人员提出了各种创新方案，发表了许多研究成果。

焊接机器人作为工业机器人的重要分支，在各类工业机器人中属于最早应用和应用范围最广的一种。它在汽车、轨道交通装备制造、工程机械和重型机械等行业中发挥着重要的作用，成为现代制造技术中不可替代的重要角色。传统的人工焊接面临着劳动力短缺、操作精度不稳定等问题，而焊接机器人能够提供高质量、高效率的焊接解决方案。通过使用焊接机器人，企业能够实现生产过程的自动化，提高产品质量和生产效率，降低人工成本，并使工人从繁重、危险的焊接任务中解脱出来。

三、钢结构焊接机器人发展策略

3.1安全技术措施

在布局焊接机器人系统时，首要考虑操作人员的安全。根据GB/T20867—2007《工业机器人安全实施规范》，合理的布局措施应当采取。例如，徐工挖机遵循规范要求，将控制装置的机柜安装在安全防护空间之外，确保焊接机器人的运动部件、与焊接机器人作业无关的周围固定物体和设备保持不小于0.5米的安全间距，并充分考虑操作人员上下工件时的安全防护措施。

其次，安全防护装置的设置也至关重要。为防止人员误进入焊接机器人作业危险区域，徐工挖机采用高度不低于1.5米的隔板将焊接机器人作业危险区域与人员操作区域完全隔离。同时，在工件上、下件和人员出入口设置了安全连锁装置。在焊接机器人作业过程中，一旦出入口打开，焊接机器人将自动断电停机，确保现场操作人员的安全。

此外，安全警示标志的设置也是必要的。为提醒和警示操作人员和其他进入现场的人员对焊接机器人存在的事故风险保持警惕，徐工挖机根据GB2894—2008《安全标志及其使用导则》的要求，在隔板等显著位置张贴了“当心机械伤人”、“禁止入内”等安全警示标志。同时，根据风险管控和隐患排查双重预防体系要求，还设置了焊接机器人风险点告知卡。

3.2针对焊接质量进行更有效的维护

为了提升焊接质量，增强整体钢结构的耐久性和安全性，后续的维护工作至关重要。焊接完成后，需要进行相应的喷漆处理，以确保整体结构具有更强的耐久性，并有效预防生锈问题的发生。如果在焊接过程中出现了金属杂质或报废钢件等问题，应立即对其进行处理，保证整体钢结构表面光滑清洁，没有任何杂质。特别需要注意对焊接接口部位进行喷漆处理。在喷漆过程中，优先选择不锈钢喷白漆，以实现防锈效果，并提升整体钢结构的美观性和耐久性。这些措施将为整体钢结构提供必要的保护和维护，确保其质量和安全性得到有效的提升。

3.3焊接机器人工作站策略

1）机器人焊接程序设定后，完善的接触式传感器功能，正确检验工件的误差，能够自动矫正焊缝偏移的电弧传感功能使焊接过程保持稳定。设定好的焊接参数在运行过程中将不会受外界因素的影响，所以同批工件焊接过程基本上是不变的，能够实现焊接质量的提升，得到均匀、漂亮的焊缝。同时操作人员能远离噪音或高温区进行行业，改善操作人员的工作环境。2）焊接机器人控制系统拥有多层多道焊接功能，焊接条件具有重复性，可以详细设定各焊道的条件；也具有各种复查功能，可以进行长时间无人焊接工作。不管什么时候，只要能调用出正确的焊接程序，即便是新手也能正确的操作工作站焊出高质量的产品。

结束语：

我国制造业的高速、高质量发展，得益于焊接机器人的广泛应用，作为大量使用焊接机器人用于生产的机械制造企业，除了关注焊接机器人带来的巨大生产效益和劳动生产率的提升外，还应更加关注焊接机器人的使用安全问题。由于焊接机器人是一种智能化、自动化设备，对管理者和操作者文化素质具有较高的要求。因此，企业的工艺、安全、设备管理人员以及焊接机器人的操作人员必须不断学习，掌握焊接机器人的危险性，采取正确、有效的安全防护对策，才能控制其存在的事故风险，预防焊接机器人生产安全事故的发生。

参考文献

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