焊接機器人技術(shù)升級研究與應(yīng)用

　　導(dǎo)語：焊接機器人技術(shù)目前已得到廣泛應(yīng)用并取得較好效果。本期轉(zhuǎn)化果推薦的《焊接機器人技術(shù)升級研究與應(yīng)用》是基于設(shè)備特點和結(jié)構(gòu)特點，從液壓支架結(jié)構(gòu)件圖紙、工藝源頭進行優(yōu)化，通過軟件優(yōu)化與開發(fā)、工裝輔具試制、焊接工藝參數(shù)試驗驗證、產(chǎn)品設(shè)計圖紙與工藝優(yōu)化等創(chuàng)新，實現(xiàn)了機器人焊接方法的創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，工作效率提高一倍，保證了液壓支架結(jié)構(gòu)件制造的安全、高效、高質(zhì)量。

　　一、研究目標

　　對自動化焊接程序進行優(yōu)化開發(fā)，并形成模塊;對焊接參數(shù)進行優(yōu)化，提高焊接質(zhì)量和效率;對焊接機器人設(shè)備的自主維修進行攻關(guān);對設(shè)計的結(jié)構(gòu)進行建議更改，提高焊接可達率，并標準化;對工藝的組次和輔助撐筋位置進行更改，提高焊接可達率;對新安裝機器人操作培訓(xùn)提前進行，邊生產(chǎn)邊培訓(xùn)，盡快將設(shè)備性能發(fā)揮到最大化。

　　二、研究內(nèi)容

　　1.技術(shù)路線

　　(1)根據(jù)設(shè)備特點，從液壓支架結(jié)構(gòu)件圖紙、工藝源頭進行優(yōu)化;

　　(2)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，對編程進行優(yōu)化、模塊化，提高編程效率。

　　2.改進焊槍矯正裝置

　　自制與校規(guī)配套的校槍裝置。機器人焊槍在發(fā)生碰撞之后，機器人焊絲前端尖點(TCP)在原有的校槍裝置上無法保證，焊槍的形狀無法保證，因此焊接會出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，且焊槍互換性差。自制的校槍裝置增加了四處限位點，解決了焊槍形狀變化的問題，使用后保證了焊槍的穩(wěn)定性和互換性，保證了焊接時基本不出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象。

　　3.優(yōu)化連桿的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

　　內(nèi)部焊縫和筋板取消

　　由于自動化焊接的質(zhì)量更穩(wěn)定，因此實施連桿產(chǎn)品結(jié)構(gòu)改進。取消內(nèi)部筋板及其焊縫、一次蓋板內(nèi)部焊縫，由原來的兩次組裝改為一次組裝。

　　4.優(yōu)化焊接參數(shù)

　　對焊接參數(shù)進行了較大的調(diào)整，使得焊接速度及焊縫的外觀成型質(zhì)量得到了提高。

　　5.改進機器人焊槍安裝方式

　　對焊槍實行了反裝并加長連接座，避免焊槍易碰撞、可焊焊縫少、焊接效率低的缺陷，提高了機器人的實際使用效能。將實際焊接范圍提高了10%。

　　6.優(yōu)化起始點和拐點準確性的程序

　　實現(xiàn)了在框形周圈焊接時對于拐角點的校正，避免起始點沒有電弧跟蹤和框形周圈焊時拐角點易跑偏的缺陷，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化了產(chǎn)品外觀。

　　更改前

　　更改后

　　7.優(yōu)化焊接機器人編程程序

　　原焊縫編程需手動存儲三個方向的傳感點，編程時間較長，且傳感點較多時機器人易死機丟失程序，耽誤時間較長?，F(xiàn)優(yōu)化程序后，傳感點由機器人自動生成無需手動存儲，工件整體編程效率提高了20%以上，避免死機現(xiàn)象。

　　8.加強修舊利廢

　　對損壞的機器人焊槍進行自主維修。利用廢棄的導(dǎo)電嘴代替焊槍上的水氣管接口，并且對其進行了打磨鉆孔與安裝，經(jīng)測試使用效果良好，每年維修10把焊槍，可為公司節(jié)省12萬元費用。

　　9.優(yōu)化工藝提高焊達率

　　通過對工藝的二次優(yōu)化和組次調(diào)整，使得焊接接頭更少，焊縫更連續(xù)，機器人的可焊范圍進一步提高10%。

　　將結(jié)構(gòu)件的貼板外形相對主筋由外形對齊改為周圈向內(nèi)縮，起角焊縫;若不能起角焊縫，則貼板相對主筋保證下沉10mm以上，提高機器人對貼板焊接的可達率，保證了機器人和手工焊接質(zhì)量外觀。

　　結(jié)構(gòu)件的筋板一般與主筋、頂板連接，連接點為三向應(yīng)力點。如圖所示。

　　按照高端、出口產(chǎn)品等監(jiān)造的要求，接頭必須避開三向應(yīng)力點，實際未能滿足監(jiān)造要求。

　　有兩種方式可以滿足：

　　(1)先焊筋板立焊縫，平面焊縫拐角連續(xù)，且焊縫需要加大。平面焊縫連續(xù)對手工焊接要求難度大，機器人可滿足連續(xù)焊接要求。目前只有在Y204伸縮梁內(nèi)部焊縫實現(xiàn)手工連續(xù)焊接，但平面焊角大小不同，只能統(tǒng)一按大的焊角焊接。

　　(2)筋板開大倒角，接頭相互錯開。筋板更改倒角大小和形式。如果將筋板倒角改成圓角，尺寸加大，筋板立焊縫和橫焊縫均為單一焊縫，既滿足了接頭避開三向應(yīng)力點要求，也滿足了釋放應(yīng)力的需求，提高焊接效率，節(jié)省大量人力、物力。目前已經(jīng)將倒圓角錯開應(yīng)力點作為企業(yè)標準執(zhí)行。

　　10.加強焊接機器人各類控制電路板的維修

　　修復(fù)開元焊接機器人電源模塊控制板、克魯斯連桿機器人P C I F主板、克魯斯焊接機器人伺服器控制板。同時，對于自行無法維修的編碼器、伺服驅(qū)動器、送絲控制板、示教器等9塊電路板尋求社會資源進行維修。自主創(chuàng)新改造焊接機器人送絲機、焊機水泵、焊槍防碰裝置等重要部件。到目前為止，所有焊接機器人的維修幾乎全部實現(xiàn)了自主維修。全面提高自主維修率，也有效提升了焊接機器人的維修技能，從根本上節(jié)約了維修時間和維修成本。

　　三、應(yīng)用效果

　　通過幾年的軟件優(yōu)化與開發(fā)、工裝輔具試制、焊接工藝參數(shù)試驗驗證、產(chǎn)品設(shè)計圖紙與工藝優(yōu)化等創(chuàng)新，實現(xiàn)了機器人焊接方法的創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，保證了液壓支架結(jié)構(gòu)件制造的安全、高效、高質(zhì)量。

　　該成果使用前機器人每月可完成分廠產(chǎn)量約20%，使用后機器人每月可完成分廠產(chǎn)量約40%。

　　2019年自動化焊接工作站完成任務(wù)超過40%，噸位相對提高1萬噸，按每噸產(chǎn)值為2512元，共計約創(chuàng)造2500多萬產(chǎn)值。

　　目前，結(jié)構(gòu)件關(guān)于筋板倒角已經(jīng)標準化，解決三向應(yīng)力集中問題;示教編程現(xiàn)已模塊化，簡單化，極大提高了編程效率，降低操作要求;焊接參數(shù)優(yōu)化后現(xiàn)已經(jīng)全面實施，應(yīng)用在各批量產(chǎn)品中;通過設(shè)備的自主維修，并充分運用社會資源，將進口設(shè)備備件維修率提高到80%，避免了備件采購周期長、價格高現(xiàn)象。

　　近年來，圓滿完成了出口產(chǎn)品、高端產(chǎn)品等高端液壓支架的焊接任務(wù)。