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摘要：随着社会的发展科技的进步，焊接机器人这一领域也在迅速发展。焊接机器人的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识；其一、它能部分取代人工参与的操作，其二、它能按照生产工艺的要求、遵循一定的程序、时间和位置来完成工作的传送和装卸，其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配。从而大大地改善工人的劳动条件，显著的提高劳动生产效率，加快实现工业、工程生产机械化和自动化的步伐。
关键词：焊接机械手；自动化；应用分析
引言
焊接是钢筋搭接中一种常见的搭接方式。钢筋通过熔融金属直接传力，保证焊缝质量，不存在强度、刚度、恢复性能、破坏性能等方面的缺陷，是十分理想的连接方式。但焊接质量受电压、气候、环境、施工条件和操作水平的影响，施工队伍的素质和管理水平很难做到确保施工质量，另外焊接热量会影响钢筋材质，改变其力学性能。且虚焊、气泡、夹渣、内裂缝等缺陷以及内应力还很难通过现场检测加以消除。因此，为了避免手工操作的不稳定性，焊接连接应采用机械操作代替手工操作，以确保施工质量，充分发挥焊接连接能保证钢筋整体性能的优点。而且从长远利益和综合效益上，既节省了大量钢材，且其成本也低于手工操作。
一．自动焊接机械手的发展趋势
我国机械数控技术正朝着自动化、智能化、复合化和高可靠性的方向发展。随着汽车工业和建筑行业对自动化的要求不断提高，这将为自动焊接机械手市场的发展提供一个很好的平台。当前自动焊接机械手的应用迎来了难得的发展机遇。一方面，随着自动化的技术不断提高，自动焊接机械手的价格不断下降；另一方面，劳动力的成本不断增加。自动焊接机械手高效率、高精度、低成本的使用特点，也得到越来越多的制造行业的青睐和应用。
二．自动焊接机械手的概述与特点
自动焊接机械手主要由控制系统、执行机构和驱动机构三大部分组成。
执行机构
1.手指
手部安装在手臂的前端。手臂的内孔装有传动轴，可把动作传给手腕。以转动、伸缩手腕，开闭手指。在手指的端部安装的是二氧化碳气体保护焊的焊头。通过焊头对钢筋半成品进行自动焊接。
2.手臂
手臂的有关节臂和无关节臂的区分。手臂的作用是引导手指准确地找到需要焊接的位置上。为了使机械手能准确的找到位置进行工作，手臂的三个自由度都需要精确地定位。
3.躯干
躯干是安装手臂、动力源和各种执行系统的支架。
驱动机构
驱动机构主要有四种：液压驱动、气压驱动、机械驱动和电气驱动。
液压驱动主要是通过油缸、阀、油泵和油箱等实现传动。它利用油缸、油马达加齿轮、齿条实现直线运动，利用摆动油缸、油马达与减速器、油缸与齿条、齿条或链条、链轮等实现回转运动。液压驱动的优点是压力高、体积小、出力大、动作平缓，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止。缺点是需配备压力源，系统复杂，成本较高。
气压驱动所采用的元件为气压缸、气马达、气阀等。一般采用4-6个大气压，个别的达到8-10个大气压。它的优点是气源方便、维护简单、成本低。缺点是出力小、体积大。由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。
机械驱动只用于动作固定的场合。一般有凸轮连杆机构实现规定的动作。它的优点是动作确实可靠，工作速度高。缺点是不易于调整。
电气驱动采用三相感应电机作为动力，用减速器来驱动执行机构，直线运动则电机带动丝杆螺母机构；机械手采用交流的伺服电机。电气驱动的优点是动力源简单：维护、使用方便。驱动机构和控制系统可以采用同一类型的动力，出力比较大、体积小、成本较低。
结合以上几种类型根据实际生产条件和环境，本项目的自动焊接机械手的驱动机构采用的是电气驱动的驱动机构。
控制系统
机械手控制的要素，包括工作顺序、到达位置、动作时间、运动速度和加减速度等。机械手的控制分为点位控制和连续轨迹控制两种，本项目机械手为点位控制。点位控制能更好的对待焊件进行定位和加焊。控制系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制。它首先要编制程序加以储存，然后再根据规定的程序，控制机械手进行工作。
三．自动焊接机械手在施工中的应用
预制构件制作国内外目前主要推广使用仅包括混凝土成型流水线，在钢筋加工方面还主要使用的是常规胎膜人工化制作。本项目经过前期市场调研、施工工艺锲合度和成本等多方面的考虑，最终在项目桥面板钢筋自动化流水线施工中投入自动化焊接机械手的应用，钢筋骨架流水线包括钢筋半成品、骨架胎膜制作在整个流水线布局中，本成品为全数控设备加工，加工后采用传输带行驶上钢筋骨架胎膜，成型焊接使用焊接机器手完成。本项目桥面板采用两种截面结构型式，其中本项目变截面结构桥面板共计740块，等截面结构桥面板共计2780块。就等厚板而言，单块板的单面焊焊接接头至少为84个。在正常的施工中，如果要完成每日的焊接施工计划，将需要三名熟练的焊工工作十个小时。自动焊接机械手通过二氧化碳气体保护焊焊接出来的钢筋半成品，焊缝质量有很大提升。相比人工焊条焊制出的成品，焊缝长度控制得更好、焊缝更加饱满、焊渣更少。自动焊接机械手操作也十分简单，只需要工人通过无线智能遥控控制。工人通过点击屏幕位置，输入参数控制机械手底座旋转至工作位置，待工作位置固定后，再控制机械手臂。手臂的内孔装有传动轴，可把动作传给手腕。以转动、伸缩手腕，启动手指通过手指的端部安装二氧化碳气体保护焊的焊头对钢筋半成品进行自动焊接。操作人员在控制的过程中，如发现二氧化碳气体不足或者焊丝不多，可以通过遥控暂停，待更换新材料后，继续操作，机械手会对未完成的钢筋焊接半成品进行重新补焊，机械手指端的触感器会直接跳过已经焊接位置，从接缝处继续焊接。这样一来，整条焊缝依旧连续，外观看起来不会出现接缝的现象。自动焊接机械手的应用，不仅使焊接效率大大增加，而且在成品质量控制方面也得到了很大的提升。
四．自动焊接机械手在施工中应用的意义
1.自动焊接机械手的应用实现了少人化、高效化。
自动焊接机械手的应用，大大减少了人工的投入，让施工人员人数从多人化过渡到少人化，同时在单位时间内的工作效率也大大增加。
2.摆脱了人工焊接的方式。
众所周知，传统的焊接施工都是通过人工焊接完成。自动焊接机械手的应用，摆脱了传统的施工方式。从人工焊接的方式过渡到操控自动化机械手完成施工的方式。只需要一名操作员通过无线遥控装置操控自动焊接机械就能完成焊接工作。
3.提高了精度、有效的控制了施工质量。
自动焊接机械手的应用，降低了人为因素施工的误差。相比人工施工，设备的精度控制还是十分可靠的。传统的人工施工，焊接件的焊缝长度、焊缝饱满度、焊缝整体性和自动焊接机械手焊接的成品比较要相差甚远。焊接件的焊接质量直接决定成品质量从而决定整个工程的质量。应用自动焊接机械手，通过对精度的控制，能更加有效的控制施工质量。
4.进一步增强了施工安全化、减弱对施工人员身体危害。
传统的焊接施工经常会出现人员烫伤的现象。焊接机械手的应用降低了对施工工人的身体伤害。首先电焊的高温和光磁辐射对于人身体的视觉和皮肤都会造成潜在的损害，比如如果电焊时视力防护不当有可能发生电光性眼炎，此外电焊过程中重金属等有毒物质融化，蒸发等产生的有毒气体，如果被身体吸收也会造成一定的损害，在电焊焊接时，焊条中的相关的物质高温气化，产生大量的金属粉尘，长期吸入到肺部可能会造成严重的尘肺病。应用自动焊接机械手的操作员通过远程智能遥控控制机械手，操作员会在机械手焊接前对待焊接进行位置固定和焊后质量检查，避免了接触焊接过程。从而减轻了物理和化学对人体的伤害。
结束语
随着电子技术、计算机技术、数控及机械手技术的发展。自动焊接机械手反映出的，稳定和提高焊接质量；提高劳动生产率；改善工人劳动强度；降低了对工人操作技术的要求；缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资的众多特点因此，在各行各业已得到了广泛的应用。
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