焊接機(jī)器人在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架焊接中的運(yùn)用

張?chǎng)析?/p>

（中車四方車輛有限公司，山東 青島 266000）

焊接機(jī)器人是現(xiàn)代企業(yè)應(yīng)用中很普遍的一種自動(dòng)焊設(shè)備，能夠解決大型結(jié)構(gòu)部件多位置焊接不易翻身。焊縫空間復(fù)雜等問(wèn)題，它具備機(jī)械手不受視角，位置等限制的有利條件，可以通過(guò)改變坡口形式提高效率和降低成本。

1 焊接機(jī)器人的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

①保障均一性。對(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行使用，能夠在一定程度上提升焊接質(zhì)量，能夠焊接工藝就有均一性。焊接期間各個(gè)參數(shù)，如電流、電壓和焊接素對(duì)、焊接干伸長(zhǎng)度等對(duì)于焊接結(jié)果起到?jīng)Q定性作用。通過(guò)機(jī)器人進(jìn)行焊接過(guò)程中，不同焊縫焊接參數(shù)均屬于恒定的，能夠降低對(duì)工人操作技術(shù)的需要。這種情況下，焊接質(zhì)量足夠穩(wěn)定。采用人工焊接方式，焊接速度以及伸長(zhǎng)速度都有一定的變化，這就很難實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量均一性。②改善勞動(dòng)條件。對(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行應(yīng)用，工人只需要對(duì)工件進(jìn)行裝修，能夠遠(yuǎn)離焊光以及煙霧等的傷害，針對(duì)點(diǎn)焊而言，不再使用人工搬運(yùn)方式，減少人員工作量。③提高生產(chǎn)率。機(jī)器人不會(huì)出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，因此可以24h持續(xù)工作，隨著高速焊接技術(shù)的應(yīng)用，促使機(jī)器人焊接效率進(jìn)一步增加。④產(chǎn)品質(zhì)量容易控制。使用焊接機(jī)器人，生產(chǎn)節(jié)拍是固定的，能夠按照生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行。⑤能夠縮短工期。對(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行應(yīng)用，能夠適當(dāng)縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，同時(shí)能夠減少設(shè)備投入，實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)。機(jī)器惹你和專機(jī)兩者最大的差別就是，機(jī)器人能夠通過(guò)程序的修改，適應(yīng)不同形式爹工件生產(chǎn)。

2 轉(zhuǎn)向架焊接技術(shù)條件

（1）側(cè)架焊接技術(shù)。側(cè)架焊接要求如下：①焊接環(huán)境溫度需要控制在5℃以上。②在對(duì)構(gòu)件進(jìn)行焊接之前，一定要對(duì)其進(jìn)行徹底清洗，對(duì)油污進(jìn)行清理需要使用氧乙炔火焰。③借助特制焊槍，對(duì)焊縫空間曲線進(jìn)行視教，然后通過(guò)電弧跟蹤系統(tǒng)，對(duì)偏差進(jìn)行糾正，解決手工焊接無(wú)法解決的問(wèn)題，有效保障產(chǎn)品質(zhì)量。④借助冷弧焊接方式，能夠有效提升焊縫成形速度。

（2）側(cè)架焊接質(zhì)量要求。若發(fā)現(xiàn)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(duì)焊縫兩次施焊完成，當(dāng)?shù)谝粚雍附油瓿芍螅l(fā)現(xiàn)有裂紋或者氣孔，則不能對(duì)第二層進(jìn)行焊接，需要將卻嚇你解決之后再進(jìn)行補(bǔ)焊處理。不同部位焊縫上均不能出現(xiàn)裂紋或這弧坑現(xiàn)象，要求咬邊在0.5mm以內(nèi)，同時(shí)連續(xù)長(zhǎng)度在100mm以內(nèi)，當(dāng)缺陷超過(guò)之后，則需要對(duì)焊縫進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇蚰ィ⑶覍?duì)其進(jìn)行補(bǔ)焊處理。要求焊角的尺寸能夠達(dá)到圖紙規(guī)定，不能出現(xiàn)焊偏情況。

圖1 機(jī)器人在構(gòu)架、側(cè)梁焊接示意圖

3 焊機(jī)機(jī)器人系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架焊接中的運(yùn)用

（1）電氣控制系統(tǒng)。在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，電氣動(dòng)作主要受控于不同功能傳感器和焊接機(jī)器人狀態(tài)信號(hào)、示教器等狀態(tài)信號(hào)和操作信號(hào)當(dāng)中，這一部分的主要組成部分為PHG示教器、計(jì)算機(jī)和控制柜等共同組成。

圖2 焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)組成框圖

將PHG示教器作為該控制系統(tǒng)的中心，技術(shù)人員借助以太網(wǎng)和PC計(jì)算機(jī)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人狀態(tài)的控制。PHG示教器是通過(guò)在線示教編程技術(shù)，選擇可觸碰示教器，在其上方設(shè)置紅色按鈕控制。當(dāng)通電之后，則可以看到示教器屏幕上顯示出機(jī)器人圖標(biāo)[1]。相應(yīng)控制柜上方設(shè)有間盤，左側(cè)面分別連接電纜，在間盤盒的內(nèi)部存在驅(qū)動(dòng)以及代碼顯示器。在控制柜的內(nèi)部包含了計(jì)算機(jī)控制功能、總線板、I/O板和電弧跟蹤板、焊機(jī)板等，同時(shí)還包含不同操作模式開(kāi)關(guān)，并且還設(shè)置了不同形式的功能開(kāi)關(guān)。計(jì)算機(jī)的主要內(nèi)容為CPU主板和FCIF接口板等[2]。

（2）機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。①機(jī)械手。焊接機(jī)械手，能夠?qū)崿F(xiàn)11軸聯(lián)動(dòng)功能，焊接機(jī)器人6軸，而變位器為4軸，橫向滑軌為1軸。該機(jī)器人一共有6軸共同組成，每個(gè)軸均存在其自身的旋轉(zhuǎn)工作范圍，具體編程過(guò)程中，需要注意的是，機(jī)器人各軸應(yīng)當(dāng)有各自的自由度，并且具有三個(gè)基礎(chǔ)軸，同時(shí)還設(shè)置了三個(gè)手軸。對(duì)于機(jī)器人而言，其在不同軸上，均設(shè)置了紅色的參考點(diǎn)幾號(hào)，通過(guò)機(jī)器人修正，將其當(dāng)成是機(jī)器人參考點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用。在2軸上，并沒(méi)有釋放按鈕，這兩個(gè)釋放按鈕主要被應(yīng)用癌機(jī)器人碰撞之后，進(jìn)行應(yīng)用。其中5個(gè)外部軸分別有4個(gè)變?yōu)槠鬏S以及1個(gè)橫向滑軌軸。第7軸屬于直軸，其和其他4個(gè)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(gè)軸則是變位器，這四個(gè)變位器的形狀為L(zhǎng)型，這些內(nèi)容在系統(tǒng)當(dāng)中被作為旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸最大旋轉(zhuǎn)范圍在±180°。同時(shí)還在4個(gè)變位器上安裝了相應(yīng)的釋放按鈕。②焊機(jī)。針對(duì)焊機(jī)而言，其使用的最大電流是550A，同時(shí)在相應(yīng)焊機(jī)上方有一個(gè)操作板面，同時(shí)還設(shè)置了相應(yīng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，對(duì)這一啟動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行應(yīng)用，能夠促使電壓以及電流達(dá)到顯示。在面板的右側(cè)位置，一共設(shè)置了4個(gè)按鈕，這些按鈕主要被應(yīng)用在焊接材料、焊絲直徑以及焊接方式的選擇上。在相應(yīng)面板上還設(shè)置了相應(yīng)的溫度報(bào)警指示發(fā)光管。在焊機(jī)的側(cè)面位置設(shè)置的水位指示。而焊接的下側(cè)位置有一定的放水開(kāi)關(guān)。其中焊接電源在焊機(jī)當(dāng)中屬于比較重要的組成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化和智能化目標(biāo)，這就能夠在一定程度上促使焊接的整個(gè)過(guò)程得以滿足。而送絲機(jī)構(gòu)的內(nèi)部分別設(shè)置了2個(gè)壓絲輪以及2個(gè)送絲輪，其中還存在2個(gè)帶頭數(shù)字壓絲調(diào)整手柄。此外，還存在部分附加裝置接頭。清槍機(jī)當(dāng)中主要有鉸刀、清理機(jī)構(gòu)以及噴防飛濺氣動(dòng)機(jī)構(gòu)等。

4 機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用情況

機(jī)器人系統(tǒng)能夠在三維空間當(dāng)中進(jìn)行自由示教編程，主要操作方式有RC和CC方式。而焊接機(jī)械手在具體應(yīng)用過(guò)程中，所適用的參數(shù)為：

表1 焊接參數(shù)和條件

機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用流程：第一步，使用行車針對(duì)組隊(duì)合格的側(cè)架吊到焊接變位器上，然后使用風(fēng)缸將側(cè)架所組成在焊接變位器夾具上進(jìn)行固定處理，然后對(duì)側(cè)架進(jìn)行檢查，查看其組架上定位是否良好，若良好，則發(fā)送焊接信號(hào)。第二步，使用焊接機(jī)械手，對(duì)左右支撐座進(jìn)行焊機(jī)處理，按動(dòng)相應(yīng)按鈕，焊接變位器啟動(dòng)，然后焊接變位器上所設(shè)置的兩個(gè)支座中存在的四個(gè)焊縫，在具體焊接過(guò)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(fēng)缸松開(kāi)，針對(duì)焊接完成的支撐座、側(cè)架所組成借助行車吊下。對(duì)于不合格的焊縫而言，則需要清除缺陷，然后補(bǔ)焊處理。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于機(jī)器人系統(tǒng)而言，對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用，能夠促使焊接變得更加穩(wěn)定，焊接質(zhì)量也得到提升，進(jìn)一步提高工作效率。操作起來(lái)十分簡(jiǎn)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(cè)量方式進(jìn)行修整處理，能夠充分滿足焊接需要。對(duì)不同焊接缺陷所產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，從中找到避免缺陷的措施。