厚板焊接過程中，工件加工誤差、裝配誤差及焊接過程中的熱變形等因素不可避免地會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人示教軌跡和實(shí)際焊接軌跡存在一定的偏差。如何對機(jī)器人的軌跡偏差進(jìn)行補(bǔ)償，完成精確的焊接過程是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。本篇介紹應(yīng)用于弧焊過程的TAST Tracking功能，該功能通過維持焊絲和工件之間電流恒定進(jìn)行上下方向和左右方向的補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人路徑軌跡的調(diào)整。
TAST Tracking(Through-Arc Seam Tracking)功能，也稱為電弧傳感或電弧跟蹤功能，該功能可進(jìn)行上下方向和左右方向的補(bǔ)償，其中，左右方向的補(bǔ)償只在正弦型擺動(dòng)焊接時(shí)有效。當(dāng)使用擺焊功能對V型坡口工件焊接時(shí)(如圖1所示)，焊絲端部與工件之間的距離會(huì)隨著擺動(dòng)的進(jìn)行而發(fā)生改變，則流過二者之間的電流也會(huì)隨之發(fā)生變化。如圖2所示，焊絲到達(dá)坡口端部時(shí)的電流值要高于焊絲位于坡口中央位置，但當(dāng)焊絲位于坡口中間位置時(shí)，擺焊左右兩側(cè)的電流波形則相同。但是，當(dāng)焊接路徑偏離V型坡口中線時(shí)，電流波形在擺焊的左右兩側(cè)各不相同，如圖3所示。TAST Tracking功能可通過采樣反饋的電流值獲得電流波形，并從中計(jì)算出擺焊左右兩側(cè)各自波形下的面積，從而對機(jī)器人的軌跡進(jìn)行修正。
圖1 TAST Tracking功能
圖2 焊接路徑位于坡口中央時(shí)的電流波形圖
圖3 焊接路徑位于坡口右側(cè)時(shí)的電流波形圖
實(shí)際焊接過程中，由于裝配和焊接過程的熱變形，工件相對于焊絲端點(diǎn)不可避免地會(huì)發(fā)生上下方向的位置改變。TAST Tracking功能通過在焊接路徑的中間位置進(jìn)行電流采樣，作為電流基準(zhǔn)值，并計(jì)算其它位置的值相對于此偏移的補(bǔ)償量，對機(jī)器人的軌跡進(jìn)行修正。如圖4所示，采樣時(shí)分?jǐn)[動(dòng)焊接和無擺動(dòng)焊接兩種情況，圖中1點(diǎn)為采樣點(diǎn)，采樣值作為基準(zhǔn)值。如果工件偏離焊絲，電流值逐漸減小，則對機(jī)器人路徑進(jìn)行補(bǔ)償，使得焊絲靠近工件。反之，工件逐漸靠近焊絲，電流值逐漸增大，則對機(jī)器人路徑進(jìn)行補(bǔ)償，使得焊絲離開工件，如圖5所示。
圖4 上下方向補(bǔ)償時(shí)電流采樣
圖5 上下方向補(bǔ)償示意圖
TAST Tracking功能由兩個(gè)指令所構(gòu)成：
u Track TAST [i](電弧跟蹤傳感器)指令
u Track End (跟蹤結(jié)束)指令
圖6 電弧傳感條件設(shè)置
通常在弧焊的開始位置以執(zhí)行跟蹤開始指令的方式進(jìn)行示教;基于電弧傳感的補(bǔ)償只在焊接有效時(shí)進(jìn)行;電弧傳感指令執(zhí)行中的示教點(diǎn)間的移動(dòng)時(shí)間比擺焊周期(或者采樣時(shí)間)短時(shí)，在該區(qū)間內(nèi)基于電弧傳感的補(bǔ)償不起作用。
TAST Tracking功能在厚板焊接中得到了廣泛的應(yīng)用，但在使用此功能時(shí)，客戶也遇到不同的問題，為此，針對此功能的使用進(jìn)行了相關(guān)梳理。
u 使用TAST Tracking功能的工件厚度必須在3mm以上;
u 擺動(dòng)焊接時(shí)，只可使用正弦型擺焊模式;
u TAST Tracking功能不支持A運(yùn)動(dòng)指令;
u TAST Tracking功能使用于V型坡口時(shí)，坡口角度必須在90°以內(nèi);
u TAST Tracking功能使用于搭接或角接接頭擺動(dòng)焊接時(shí)，擺幅必須是比板厚小2mm以上的值;
u 擺動(dòng)焊接時(shí)，擺動(dòng)的寬度(擺幅*2)至少必須是焊絲直徑的3倍以上;
u 在反饋電流值穩(wěn)定的情況下，實(shí)際的焊接路徑與示教路徑的角度最大必須在10°以下;
u 焊接母材必須為鐵類，或者具有與軟鋼同等或同等以上的電阻的金屬;
u 建議擺幅設(shè)置在以上，擺頻在以下，兩端停留時(shí)間在以上時(shí)，TAST Tracking功能可發(fā)揮最佳性能。
