焊接機器人在平地機回轉圈焊接中的應用

回轉圈是平地機鏟刀回轉裝置上的重要組件之一。由于平地機作業載荷大、工況惡劣，若回轉圈齒板與圈板焊接質量存在問題，將直接影響平地機的正常使用。本文主要研究焊接機器人在焊接回轉圈中存在的問題，并提出解決問題的方法。

1.回轉圈結構及原焊接工藝

（1）回轉圈結構

回轉圈主要由圈板和齒板焊接而成。回轉圈安裝在牽引架上，牽引架上的蝸輪箱驅動回轉圈旋轉，從而帶動回轉圈上的鏟刀旋轉到所需的工作位置。平地機回轉圈結構如圖1所示。

（2）原焊接工藝

回轉圈的齒板與圈板焊接部位制成雙面坡口，以便焊接牢固。以前，齒板與圈板組焊時采用多層焊接、人工施焊方式。為減少焊接變形，焊接時需多次翻轉回轉圈，工人勞動強度大、產品質量差、生產效率低。

2.機器人焊接工藝及存在問題

（1）組成及功用

為了降低回轉圈焊接勞動強度，提高產品質量和生產效率，公司引進了焊接機器人，并采用機器人焊接工藝。焊接機器人工作站主要由焊接機器人系統、L型雙回轉焊接變位機、手持式示教器、跟蹤套件、電氣系統、吸煙塵罩以及圍欄等組成，如圖2所示。

焊接機器人的6個軸均帶有智能防碰撞功能，焊接過程中出現異常中斷后，能夠在中斷位置重新開始焊接，不需要重新示教。數字脈沖逆變焊機降低了熱輸入量，減少了焊后工件變形，焊縫質量好。自動化的清槍剪絲機構能夠通過程序設置隨時進行清槍剪絲，避免焊渣堵塞焊槍口。

（2）焊接工藝

先對圈板和齒板進行點焊，再對圈板和齒板焊縫進行正式焊接。焊接時使用2臺L型雙回轉焊接變位機和1臺焊接機器人。這種配置的優點如下：當焊接機器人在1臺焊接變位機上焊接時，焊工可在另1臺焊接變位機上進行工件裝卸，以提高焊接機器人利用率和焊接效率。

焊接工藝要求采用MAG多層多道焊接，保護氣為富氬混合氣體（80%Ar+20%CO2），焊絲為直徑1.2mm的實芯桶裝焊絲。焊接時采用高效煙塵處理系統，及時吸收和排放焊接產生的煙塵，以改善焊工的工作環境。機器人焊接現場如圖3所示。

（3）存在問題及原因分析

一是在使用機器人焊接回轉圈初期，在焊接圈板與齒板焊縫時，出現鋼液從焊接熔池流出形成瘤掛現象。經調整電流、電壓后，該現象未完全解決。經分析，該現象是圈板與齒板在點焊、拼裝時，拼裝間隙單邊過寬，造成機器人打底焊時將工件焊穿，導致鋼液流出形成瘤掛。

二是焊接過程中經常出現斷弧現象。經分析，該現象是因為焊縫坡口過深，且坡口開口較窄，造成焊絲在擺動過程中觸碰坡口，導致短路斷弧。圈板與齒板的上、下焊縫如圖4所示。

三是焊縫出現粗細不均，焊高不等現象。經分析，該現象是圈板與齒板間隙不均勻，造成機器人對焊縫尋位不準確，導致間隙小的部位焊縫變窄、焊角變高，間隙大的部位焊縫變寬、焊角變低。

3.改進措施及效果

（1）改進措施

針對機器人焊接回轉圈存在的上述問題，經研究，我們采取了以下措施：

一是控制單邊拼裝間隙，同時在拼裝后，對間隙過大處進行人工打底焊。

二是將原坡口改為45°坡口，由此加大了坡口開口尺寸。

（2）改進效果

經過上述改進，消除了焊縫瘤掛、斷焊和焊縫不均勻現象，發揮了機器人的焊接優勢，達到了預期目標。改進后的機器人的焊縫效果如圖5所示。

4.應用焊接機器人的體會

焊接機器人適合焊縫均勻、位置準確的長焊縫，不宜用于斷續焊或短焊縫。焊縫所處的位置應有足夠的空間供焊槍擺動，深坡口的開口不易太窄。由于焊接機器人采用尋點焊接的方式，對拼接點焊工序要求較高，應采用拼接點焊工裝，以保證位置準確。尋點數量應適當，不宜過多。

焊接機器人在回轉圈焊接的應用，提高了該產品的質量和生產效率，降低了工人勞動強度。但也對焊工素質和上道工序拼焊精度提出了更高要求。只有在實踐中不斷總結經驗，才能更好的發揮焊接機器人的優勢。

（作者地址：江蘇省徐州市金山橋經濟開發區工業一區馱藍山路10號徐工集團工程機械股份有限公司道路機械分公司221004）