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摘要：随着机器人技术的不断发展，焊接机器人的功能也在不断提高。在薄工件为主的五金行业已经广泛运用；电力铁塔行业中厚工件焊接也慢慢开始使用。电力铁塔行业中的开始应用使对机器人的要求提出了更高的要求，本文通过对焊接机器人功能、优点等方面的分析，从而介绍焊接机器人在电力铁塔行业的应用现状。
关键词：焊接机器人，电力铁塔；功能；行业应用现状
根据机器人技术的发展和在其它行业使用情况，目前电力铁塔制造业已经开始向自动化、柔性化与智能化发展，采用机器人焊接是行业模式自动化的一个全新起点。能24小时连续工作的特点满足了行业对生产效率的要求、持续稳定且良好的工作状态使焊接质量得到了保障，同时全自动化的操作也减少了粉尘、烟尘等对工人造成的职业病危害。
1 电力铁塔制造焊接机器人需具备的功能
1.1 接触传感功能
焊接机器人的主要工作就是焊接。电力铁塔焊接工件在下料、坡口加工、组对拼焊和装夹定位的过程中总会产生误差。焊接机器人要做到不受误差影响，自动找对焊缝的位置并识别其工作情况，主要依靠的是接触传感。机器人通过激光扫描、始点传感、三方向传感、焊缝长传感、圆弧传感、间隙传感等各类不同的接触传感判断设定好的焊接位置、坡口尺寸、工件间隙，并补齐焊缝在其他加工程序中造成的尺寸变化及位移以保证自动焊接工作能够高品质地完成。
1.2摆动焊功能
电力铁塔多厚工件存在厚度方何残余应力；管管和管板工件，焊缝禁闭，拘束度大，焊接残余应力大。[1]严禁大电流作业；工件材质、规格大小、厚薄、焊接材料、施焊环境、焊缝等级、焊接工艺要求的不同；焊缝形式多样，特别是钢管塔的焊缝有宽窄变化、圆环形、相贯曲线等等。都特别需要摆动焊接功能。
1.3 电弧跟踪功能
在摆动焊接的过程寻找焊接中心，根据实际情况修正焊接偏差，依靠的就是电弧跟踪。通过电弧反馈的电流值的变化，机器人可以根据焊缝的方向、坡度及宽窄变化自动检测焊接线位置，补足不规则焊线的缺口。
1.4 电弧重起功能
受工作环境等外在因素的影响，人工很易因意外导致熄弧，使焊接工作无法再继续进行下去。重起功能的作用就是预计设先设置设备起弧动作的次数，以减少因意外而产生的机器人工作暂停时间，提高生产效率。
1.5层间打磨功能
电力铁塔行业厚工件占比大，工件材质要求高，严禁大电流焊接，多层多道焊多。层间打磨直接影响焊缝质量等级。
1.6焊丝断续系统
电力铁塔行业大型工件多，焊缝长，焊缝质量要求高，焊接时间长。焊丝易断，焊枪易过热。焊丝断续系统在保证工件焊缝质量上非常重要。
1.7配备变位机
电力铁塔工件形式多样、形状复杂，要求的具备Ｌ型或Ｈ型变位机才能实现全方位焊接。
1.8数据库功能
焊接机器人的各项工作调配的都依靠数据库完成的。数据库主要包括两块内容：焊接专家数据库和用户自己编制的数据库。专家数据库主要提供的是焊接工件的相关参数和焊缝形式，以帮助机器人更好的解决常规性的焊接工作。也可以设置适合自身工艺的工艺参数，以帮助机器人达到更好的工作效果。
另外还要求空转回避功能、再生暂时停止自动恢复功能、喷嘴接触回避功能等针对特定要求和环境的功能，以帮助机器人更好地适应环境，更高效地进行工作。
2 焊接机器人的焊接优点
用机器代替人工最大的优点主要体现在质量上。焊接质量主要表现在外部成形质量、内部成形质量与力学性能三个方面。
2.1 外部成形质量
手工焊接由于受到设备参数、焊工水平、状态等诸多外界因素的影响，外观成形的质量无法进行精准控制，质量水平也参差不齐。而机器人通过对焊接操作的稳定控制，使焊缝均匀、饱满。机器人焊接不受以上因素的影响和限制，能保证同一工件焊接线的质量保持在同一水平线上，大大提升了焊线的美观度。
2.2 内部形成质量
手工焊接由于焊工技术水平波动，经常会导致未熔合、咬边、气孔、裂纹内部缺陷。在做好层间清理前提下，机器人通过超声波和磁粉深伤，可以及时判断并修补工件的内部缺陷，使出现缺陷的工件数量减少85%以上。普通水平焊工无法将工件焊接精确到细微处，而操作机器人焊接则可以将焊缝数据精确到mm，从而减少了未熔合、咬边等情况的发生，提高了焊接质量。
2.3 力学性能
将机器人焊接和手工焊接的接头进行对比实验，在拉伸实验中，机器人焊接的抗拉强度明显高过手工焊接的抗拉强度；在冷弯实验中，各种方式的弯曲情况下，机器人焊接接头均完好无损未出现裂痕。稳定且高水平的焊接质量是机器人焊接在工程机械制造中得以广泛应用的原因[2]。
3 焊接机器人在电力铁塔行业的应用前景
3.1 采用焊接机器人的意义
通过计算机信息技术控制的焊接机器人由于不依靠人工控制，其稳定性、均一性都得到了保障。焊接机器人受人为因素影响较小，因此焊接质量相对稳定，过硬的产品质量也使设备的使用年限有所加长，减小了相应的设备投资成本。
很多焊工对焊接机械人（特别是对机械人代替工人这一说法）是很抵触和反感的。要提高焊接机器人与焊工配合协作从而提高焊接生产效率，让焊工在减少劳动强度的同时赚得更多，慢慢让焊工接受焊接机械人。让焊工认同这是帮助他们的工具，是提升焊工层次的必要。使用焊接机器人以后，焊工就不单单只是焊接工人了，还是一个使用智能焊接设备的工程技术人员。要会使用、维修到设计焊接机器人等各种智能设备。这样企业就能进而增加焊接机械人使用减少对高级焊接技工的依赖。
同时，机器人的大量采用也使工人远离了高热、高危的工作环境，从大强度、高危险的工作中解脱了出来，又能吸引更多年轻人投入到这一行业，避免焊接行业后续无人。可以24小时持续工作的机器人也提高了生产量和效率。通过恒定数值来控制的机器人生产的产品，质量和生产时间更容易控制，能使生产计划得到更合理的安排。相比较专机，机器人的灵活可变性使其可以应对电力铁塔工件形式多样、结构复杂情况。一台机器人通过参数设置的更改可以应对不同工件的焊接工作，从而大大降低了生产过程中的设备成本。
3.2 焊接机器人在电力铁塔应用现状和应用前景
由于国内机器人产业起步较晚，目前国内焊接机器人的市场大部分被ABB、库卡、发那科和安川电机等国际知名品牌所占据。但随着国内产业发展，国产焊接机器人还是可以期待的，是可以占有一席之地的。
4 结束语
焊接机器人的普及，其它行业的广泛使用，慢慢电力铁塔也开始开展使用。但因行业工件形状多样性、结构复杂性和少批量等原因，还没有全面大量使用。而对于那些对精度、准度要求具有超高要求的作业来说，目前的焊接机器人还无法满足其要求。目前主要大型铁塔脚工件采用较多，焊接机器人比人工焊在效率、质量和减少工作强度上具很大优势。由于机器人稳定性、耐用性和可靠性等方面原因，还有设备价格因素，在焊接质量和效率上还不能在所有工件上完全代替焊工。当价格下降到一定位置，加上普通焊工操作一台焊接机器人生产效率三个焊工水平；同时，焊工、高级焊工越来越少，工价越来越高时。焊接机器人就会逐步取代传统的人工焊接，成为行业的主流。因此，国内对于焊接机器人在电力铁塔制造的应用的研究是十分重要且具有现实意义的。
参考文献：
[1] 王国凡.钢结构焊接制造.化工出版社.2004.3，（2.3.1.3）：28-29.
[2] 许燕玲，林涛，陈善本.焊接机器人应用现状与研究发展趋势[J].金属加工，2010，（8）：32-36.