建筑钢结构焊接机器人研究与应用

王磊

1. 建筑钢结构工件特点

目前国内建筑钢结构由于以下特点，实现机器人自动化焊接存在着较大瓶颈。

第一，建筑钢结构构件大多是非标设计、单件生产的情况，工件设计趋于个性化，导致焊缝没有统一的标准，使传统的示教再现型机器人难以应用。

第二，柱子形式以使用焊接箱型、十字、H型柱为主， 结构件尺寸、重量很大（见图1），传统变位、装夹方式很难适应，在车间焊接时只能依靠天车翻转工件的方式，变位效率低。当采用变位机装夹时，由于工件多为杆件，中间还设置有牛腿，所以简单的两头装夹变位，在其自重的影响下很容易造成工件的挠度变形，因此需要研究新形式的变位机。

第三，工件的切割下料、组装等前道工序加工精度低，板厚也普遍在20~30mm以上，但是大部分焊缝需开坡口焊接，并且需要多层多道焊，焊接工艺要求高，焊接难度大，这对实现自动焊造成了一定困难，对机器人的厚板焊接能力、智能识别焊缝的能力要求更高。

2. 国内建筑钢结构行业发展趋势

国内建筑钢结构行业发展趋势主要包括：①建筑钢结构企业从节能、节材、降低成本出发，开始重视标准化设计，着重进行钢结构工件的结构、焊缝规范化设计。②钢结构住宅、学校、办公及商业设施将快速发展，轧制型钢开始成功运用，特别是方钢管开始普及。③近年来国内用工成本直线上升，焊接作业劳动强度大，满足技能要求的焊工越来越难招，并且人员流动性越来越大，企业留住焊接技师的难度逐年增加。……