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摘要：工业机器人诞生于20世纪60年代，在20世纪90年代得到迅速发展，是最先产业化的机器人技术。焊接机器人对不同的生产要求具有很强的适应性和柔性，它可以稳定和提高焊接质量，提高劳动生产率，可二十四小时连续生产。焊接自动化传感技术在生产中发挥着举足轻重的作用，本文将对OTC焊接机械手电弧传感跟踪技术在时速300km/h、250km/h动车组、城轨车项目小件生产中的应用做简单介绍。
关键词：电弧跟踪传感 坡口形式 机械手
一、电弧式焊缝跟踪传感技术
首先让我们了解一下电弧传感焊缝跟踪的基本原理：在焊接过程中，当焊炬与工件之间的相对位置发生变化时，会引起电弧电压、电流的变化，这些变化都可以作为特征信号被提取出来实现高低和上下两个方向的跟踪控制，这就是电弧传感的工作原理。
然后再让我们了解一下摆动式电弧传感器，现在我们公司现场应用的OTC焊接机器人所用就是摆动式电弧传感，工作原理如
下图所示：
恒速送丝配合恒压特性的焊接电源，在电弧自身调节的作用下，弧长的变化引起焊接电流的变化，可以检测出电弧与焊缝中心的偏离程度。在对V型坡口对接接头进行摆动焊接时，在摆动的两端和中央，由于电弧长度发生变化，所以焊接电流也发生变化。电弧传感器检测到焊接电流的变化情况后，将偏差信息提供给控制系统对机器人末端轨迹进行补偿。
二、电弧传感跟踪在生产实践中的应用
1.电弧传感器已经广泛应用焊接机器人系统，运用电弧传感技术能独立实时校正焊接路径，以适应焊接位置的变化，目前，在中厚板材中，多层多道焊接时已有多种坡口形式应用电弧跟踪技术，v型坡口、半v角焊坡口角焊缝、u型坡口、半u型坡口角焊缝、Y型坡口、角焊缝等坡口形式都能够在焊接过程中实时监控，自动更正。
2.影响OTC焊接机器人电弧传感的主要因素有：工件的组对精度状况，工装夹具状况，地线接地状况，焊枪姿态（角度），传感器灵敏度（摆宽的调节），摆动频率，焊接速度，焊接使用的电流电压等。因此，要获得良好的的传感效果，需要针对各种不同的形式的焊缝，对焊接电源参数反复调整和试验，最终确定不同工件，不同焊缝相对应的最优焊接参数。
3.生产实践：OTC机械手承担着时速300公里、时速250公里、香港沙中地铁、上海34号线等二十多种车型转向架小件的焊接工作，在生产中发挥着举足轻重的作用。下面就结合生产实际谈此应用。
首先就上海12线的力矩作用器座上面的电弧跟踪的应用。如下图所示就是力矩作用器座的机械手焊接：
此时机械手的在焊接过程中受到限制致使焊枪角度不理想，倾斜角度过大，还受坡口角度的影响极易产生跟踪偏差，针对这种情况，需要给电弧跟踪加了一个偏移量，这样焊枪会自动根据这个偏移量找到原来的中心位置继续焊接，大大提高了焊接质量和生产效率。
如下图时速250km/h中的抗蛇行减震器座焊接样板。
此件焊缝较多，程序复杂，程序示教点有300多点，包括两侧筋板和立板是一枪焊下来的，由于焊件本身存在偏差，在没加电弧跟踪之前每件焊接之前校正示教点需要半个小时时间，而且手动调点也存在一定的误差，在加上电弧跟踪以后只调焊接起始点就可以，既提高了生产效率，又保证了产品质量，充分体现了电弧跟踪的所带来的好处。
结束语：焊缝自动跟踪系统完全排除了焊工的直接作用，由传感器代替焊工的感观，由控制器和执行机构代替焊工的脑和手去实时检测与控制焊接质量，它能够适应随机干扰因素所引起的一些变化，无需人的干预，实时给予补偿，使焊接质量自动保持在要求的范围内。使焊接机器人在时速300km/h、250km/h动车组以及城轨车生产中的成功应用，大大提高了产品的焊接质量稳定性以及生产效率，为开发新产品奠定了基础。在未来的发展中，高科技的焊接机器人系统将会更广泛的充实到生产中来。
参考文献：
《焊接机器人及其应用》林尚扬 陈善本 李成桐编著（2000年）
《OTC焊接机器人说明书》 DAIHEN corporation
《焊接自动化实用技术》 蒋力培 薛龙 邹勇编著（2010）
论文作者:王太忠,谢元立,郭立明,张东晓
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/17
标签：电弧论文; 机器人论文; 机械手论文; 时速论文; 电流论文; 口形论文; 传感器论文; 《基层建设》2018年第21期论文;