焊接機器人技術升級研究與應用
導語：焊接機器人技術目前已得到廣泛應用並取得較好效果。本期轉化果推薦的《焊接機器人技術升級研究與應用》是基於設備特點和結構特點，從液壓支架結構件圖紙、工藝源頭進行優化，通過軟件優化與開發、工裝輔具試製、焊接工藝參數試驗驗證、產品設計圖紙與工藝優化等創新，實現了機器人焊接方法的創新技術應用，工作效率提高一倍，保證了液壓支架結構件製造的安全、高效、高質量。
一、研究目標
對自動化焊接程序進行優化開發，並形成模塊;對焊接參數進行優化，提高焊接質量和效率;對焊接機器人設備的自主維修進行攻關;對設計的結構進行建議更改，提高焊接可達率，並標準化;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提前進行，邊生產邊培訓，盡快將設備性能發揮到最大化。
二、研究內容
1.技術路線
(1)根據設備特點，從液壓支架結構件圖紙、工藝源頭進行優化;
(2)根據結構特點，對編程進行優化、模塊化，提高編程效率。
2.改進焊槍矯正裝置
自製與校規配套的校槍裝置。機器人焊槍在發生碰撞之後，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，因此焊接會出現跑偏現象，且焊槍互換性差。自製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，使用後保證了焊槍的穩定性和互換性，保證了焊接時基本不出現跑偏現象。
3.優化連杆的產品結構
內部焊縫和筋板取消
由於自動化焊接的質量更穩定，因此實施連杆產品結構改進。取消內部筋板及其焊縫、一次蓋板內部焊縫，由原來的兩次組裝改為一次組裝。
4.優化焊接參數
對焊接參數進行了較大的調整，使得焊接速度及焊縫的外觀成型質量得到了提高。
5.改進機器人焊槍安裝方式
對焊槍實行了反裝並加長連接座，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。將實際焊接範圍提高了10%。
6.優化起始點和拐點準確性的程序
實現了在框形周圈焊接時對於拐角點的校正，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，提高了產品質量，優化了產品外觀。
更改前
更改後
7.優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。現優化程序後，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。利用廢棄的導電嘴代替焊槍上的水氣管接口，並且對其進行了打磨鑽孔與安裝，經測試使用效果良好，每年維修10把焊槍，可為公司節省12萬元費用。
9.優化工藝提高焊達率
通過對工藝的二次優化和組次調整，使得焊接接頭更少，焊縫更連續，機器人的可焊範圍進一步提高10%。
將結構件的貼板外形相對主筋由外形對齊改為周圈向內縮，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量外觀。
結構件的筋板一般與主筋、頂板連接，連接點為三向應力點。如圖所示。
按照高端、出口產品等監造的要求，接頭必須避開三向應力點，實際未能滿足監造要求。
有兩種方式可以滿足：
(1)先焊筋板立焊縫，平麵焊縫拐角連續，且焊縫需要加大。平麵焊縫連續對手工焊接要求難度大，機器人可滿足連續焊接要求。目前隻有在Y204伸縮梁內部焊縫實現手工連續焊接，但平麵焊角大小不同，隻能統一按大的焊角焊接。
(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力點要求，也滿足了釋放應力的需求，提高焊接效率，節省大量人力、物力。目前已經將倒圓角錯開應力點作為企業標準執行。
10.加強焊接機器人各類控製電路板的維修
修複開元焊接機器人電源模塊控製板、克魯斯連杆機器人P C I F主板、克魯斯焊接機器人伺服器控製板。同時，對於自行無法維修的編碼器、伺服驅動器、送絲控製板、示教器等9塊電路板尋求社會資源進行維修。自主創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了自主維修。全麵提高自主維修率，也有效提升了焊接機器人的維修技能，從根本上節約了維修時間和維修成本。
三、應用效果
通過幾年的軟件優化與開發、工裝輔具試製、焊接工藝參數試驗驗證、產品設計圖紙與工藝優化等創新，實現了機器人焊接方法的創新技術應用，保證了液壓支架結構件製造的安全、高效、高質量。
該成果使用前機器人每月可完成分廠產量約20%，使用後機器人每月可完成分廠產量約40%。
2019年自動化焊接工作站完成任務超過40%，噸位相對提高1萬噸，按每噸產值為2512元，共計約創造2500多萬產值。
目前，結構件關於筋板倒角已經標準化，解決三向應力集中問題;示教編程現已模塊化，簡單化，極大提高了編程效率，降低操作要求;焊接參數優化後現已經全麵實施，應用在各批量產品中;通過設備的自主維修，並充分運用社會資源，將進口設備備件維修率提高到80%，避免了備件采購周期長、價格高現象。
近年來，圓滿完成了出口產品、高端產品等高端液壓支架的焊接任務。
