焊接機器人在轉向架構架焊接中的運用

張鑫鑫

（中車四方車輛有限公司，山東 青島 266000）

焊接機器人是現代企業應用中很普遍的一種自動焊設備，能夠解決大型結構部件多位置焊接不易翻身。焊縫空間復雜等問題，它具備機械手不受視角，位置等限制的有利條件，可以通過改變坡口形式提高效率和降低成本。

1 焊接機器人的應用優勢

①保障均一性。對焊接機器人進行使用，能夠在一定程度上提升焊接質量，能夠焊接工藝就有均一性。焊接期間各個參數，如電流、電壓和焊接素對、焊接干伸長度等對于焊接結果起到決定性作用。通過機器人進行焊接過程中，不同焊縫焊接參數均屬于恒定的，能夠降低對工人操作技術的需要。這種情況下，焊接質量足夠穩定。采用人工焊接方式，焊接速度以及伸長速度都有一定的變化，這就很難實現焊接質量均一性。②改善勞動條件。對焊接機器人進行應用，工人只需要對工件進行裝修，能夠遠離焊光以及煙霧等的傷害，針對點焊而言，不再使用人工搬運方式，減少人員工作量。③提高生產率。機器人不會出現疲勞現象，因此可以24h持續工作，隨著高速焊接技術的應用，促使機器人焊接效率進一步增加。④產品質量容易控制。使用焊接機器人，生產節拍是固定的，能夠按照生產計劃進行。⑤能夠縮短工期。對焊接機器人進行應用，能夠適當縮短產品生產周期，同時能夠減少設備投入，實現小批量生產。機器惹你和專機兩者最大的差別就是，機器人能夠通過程序的修改，適應不同形式爹工件生產。

2 轉向架焊接技術條件

（1）側架焊接技術。側架焊接要求如下：①焊接環境溫度需要控制在5℃以上。②在對構件進行焊接之前，一定要對其進行徹底清洗，對油污進行清理需要使用氧乙炔火焰。③借助特制焊槍，對焊縫空間曲線進行視教，然后通過電弧跟蹤系統，對偏差進行糾正，解決手工焊接無法解決的問題，有效保障產品質量。④借助冷弧焊接方式，能夠有效提升焊縫成形速度。

（2）側架焊接質量要求。若發現定位焊縫存在氣孔或者裂痕，則需要將其清除之后重新焊接。要求對焊縫兩次施焊完成，當第一層焊接完成之后，發現有裂紋或者氣孔，則不能對第二層進行焊接，需要將卻嚇你解決之后再進行補焊處理。不同部位焊縫上均不能出現裂紋或這弧坑現象，要求咬邊在0.5mm以內，同時連續長度在100mm以內，當缺陷超過之后，則需要對焊縫進行適當的打磨，并且對其進行補焊處理。要求焊角的尺寸能夠達到圖紙規定，不能出現焊偏情況。

圖1 機器人在構架、側梁焊接示意圖

3 焊機機器人系統在轉向架構架焊接中的運用

（1）電氣控制系統。在整個系統當中，電氣動作主要受控于不同功能傳感器和焊接機器人狀態信號、示教器等狀態信號和操作信號當中，這一部分的主要組成部分為PHG示教器、計算機和控制柜等共同組成。

圖2 焊接機器人控制系統組成框圖

將PHG示教器作為該控制系統的中心，技術人員借助以太網和PC計算機相結合，從而實現對機器人狀態的控制。PHG示教器是通過在線示教編程技術，選擇可觸碰示教器，在其上方設置紅色按鈕控制。當通電之后，則可以看到示教器屏幕上顯示出機器人圖標[1]。相應控制柜上方設有間盤，左側面分別連接電纜，在間盤盒的內部存在驅動以及代碼顯示器。在控制柜的內部包含了計算機控制功能、總線板、I/O板和電弧跟蹤板、焊機板等，同時還包含不同操作模式開關，并且還設置了不同形式的功能開關。計算機的主要內容為CPU主板和FCIF接口板等[2]。

（2）機械傳動機構。①機械手。焊接機械手，能夠實現11軸聯動功能，焊接機器人6軸，而變位器為4軸，橫向滑軌為1軸。該機器人一共有6軸共同組成，每個軸均存在其自身的旋轉工作范圍，具體編程過程中，需要注意的是，機器人各軸應當有各自的自由度，并且具有三個基礎軸，同時還設置了三個手軸。對于機器人而言，其在不同軸上，均設置了紅色的參考點幾號，通過機器人修正，將其當成是機器人參考點進行應用。在2軸上，并沒有釋放按鈕，這兩個釋放按鈕主要被應用癌機器人碰撞之后，進行應用。其中5個外部軸分別有4個變為器軸以及1個橫向滑軌軸。第7軸屬于直軸，其和其他4個軸在操作方式上存在不同之處，它的有效工作范圍大約為7m，剩余的4個軸則是變位器，這四個變位器的形狀為L型，這些內容在系統當中被作為旋轉軸，旋轉軸最大旋轉范圍在±180°。同時還在4個變位器上安裝了相應的釋放按鈕。②焊機。針對焊機而言，其使用的最大電流是550A，同時在相應焊機上方有一個操作板面，同時還設置了相應啟動開關，對這一啟動開關進行應用，能夠促使電壓以及電流達到顯示。在面板的右側位置，一共設置了4個按鈕，這些按鈕主要被應用在焊接材料、焊絲直徑以及焊接方式的選擇上。在相應面板上還設置了相應的溫度報警指示發光管。在焊機的側面位置設置的水位指示。而焊接的下側位置有一定的放水開關。其中焊接電源在焊機當中屬于比較重要的組成部分，能夠實現數字化和智能化目標，這就能夠在一定程度上促使焊接的整個過程得以滿足。而送絲機構的內部分別設置了2個壓絲輪以及2個送絲輪，其中還存在2個帶頭數字壓絲調整手柄。此外，還存在部分附加裝置接頭。清槍機當中主要有鉸刀、清理機構以及噴防飛濺氣動機構等。

4 機器人系統應用情況

機器人系統能夠在三維空間當中進行自由示教編程，主要操作方式有RC和CC方式。而焊接機械手在具體應用過程中，所適用的參數為：

表1 焊接參數和條件

機器人系統應用流程：第一步，使用行車針對組隊合格的側架吊到焊接變位器上，然后使用風缸將側架所組成在焊接變位器夾具上進行固定處理，然后對側架進行檢查，查看其組架上定位是否良好，若良好，則發送焊接信號。第二步，使用焊接機械手，對左右支撐座進行焊機處理，按動相應按鈕，焊接變位器啟動，然后焊接變位器上所設置的兩個支座中存在的四個焊縫，在具體焊接過程中，每一條焊縫均瑤分成兩遍焊接，第一遍則是完成焊角的4mm，而第二遍則完成焊角8mm。此后，將夾具上的風缸松開，針對焊接完成的支撐座、側架所組成借助行車吊下。對于不合格的焊縫而言，則需要清除缺陷，然后補焊處理。

5 結束語

對于機器人系統而言，對其進行應用，能夠促使焊接變得更加穩定，焊接質量也得到提升，進一步提高工作效率。操作起來十分簡單，而借助示教編程方式，能夠制定出最佳焊接程序，促使焊角的尺寸和焊縫填充要求得到滿足。借助焊接誤差測量方式進行修整處理，能夠充分滿足焊接需要。對不同焊接缺陷所產生的原因進行分析，從中找到避免缺陷的措施。