用于機車車體的焊接機器人

發(fā)布日期:2012-04-06    蘭生客服中心    瀏覽:4952

引言

  電力機車車體底架的牽引梁、枕梁作為機車的關鍵部件,其焊接質量好壞直接影響著機車運行的安全。

  為了提高焊接質量的穩(wěn)定性。提高生產(chǎn)效率,改善工人的勞動條件和降低勞動強度,株洲電力機車有限公司引進了奧地利IGM焊接機器人,用于枕梁、牽引梁的焊接生產(chǎn)。

1 IGM焊接機器人系統(tǒng)簡介

  IGM焊接機器人系統(tǒng)由機器人本體、控制系統(tǒng)、變位機、示教器、遠程控制盒、跟蹤系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)和應用軟件等組成。

  控制系統(tǒng)采用奔騰CPU及全數(shù)字式信號通訊,能夠控制機器人6軸、三維龍門機架x ,y,z 軸及變位機軸,能擴展2個外部軸。機器人本體采用6軸肘節(jié)式結構。作為人機交換界面的示教器和遠程控制盒用來進行機器人控制。跟蹤系統(tǒng)采用接觸式噴嘴傳感器、電弧傳感器、ELS激光傳感器三種跟蹤方式,可實現(xiàn)對V形、單V型、角焊縫、塞焊縫等多種形式焊縫的跟蹤。焊接系統(tǒng)采用Fronius TPS5000全數(shù)字化控制的逆變焊接電源。另外,系統(tǒng)還配置有高效的焊接煙塵吸收凈化裝置和自動清槍、剪絲、噴防飛濺油裝置。

2 在機車車體制造中的應用

2.1 單軸變位機機器人系統(tǒng)應用于枕梁焊接

  枕梁焊接采用單軸頭尾架式變位機。枕梁由上、下蓋板、立板和隔板等組焊成箱形結構,組裝完畢后對兩側4條焊縫、上下表面直焊縫進行船形焊接。

2.2 雙軸變位機機器人系統(tǒng)應用于牽引梁焊接

  牽引梁焊接采用2臺雙軸框架式變位機系統(tǒng)。牽引梁是一個復雜的多箱體結構,組裝完畢后進行機器人焊接,由于空問較小,機械手的擺放自由度小,編程時問長,對編程技能要求較高。

3 焊接機器人應用中存在的問題和解決措施

3.1 焊接缺陷分析及處理

  機器人焊接采用的是富氬混合氣體保護焊,焊接過程中出現(xiàn)的焊接缺陷一般有焊偏、咬邊、氣孔等幾種,具體分析如下:

  (1)出現(xiàn)焊偏可能為焊接的位置不正確或焊槍尋找時出現(xiàn)問題。這時,要考慮TCP(焊槍中心點位置)是否準確,并加以調(diào)整。如果頻繁出現(xiàn)這種情況就要檢查一下機器人各軸的零位置,重新校零予以修正。

  (2)出現(xiàn)咬邊可能為焊接參數(shù)選擇不當、焊槍角度或焊槍位置不對,可適當調(diào)整功率的大小來改變焊接參數(shù),調(diào)整焊槍的姿態(tài)以及焊槍與工件的相對位置。

  (3)出現(xiàn)氣孔可能為氣體保護差、工件的底漆太厚或者保護氣不夠干燥,進行相應的調(diào)整就可以處理。

  (4)飛濺過多可能為焊接參數(shù)選擇不當、氣體組分原因或焊絲外伸長度太長,可適當調(diào)整功率的大小來改變焊接參數(shù),調(diào)節(jié)氣體配比儀來調(diào)整混合氣體比例,調(diào)整焊槍與工件的相對位置。

  (5)焊縫結尾處冷卻后形成一弧坑,編程時在工作步中添加埋弧坑功能,可以將其填滿。

3.2 機器人故障分析與處理

  在焊接過程中機器人系統(tǒng)遇到一些故障,常見的有以下幾種:

  (1)發(fā)生撞槍。可能是由于工件組裝發(fā)生偏差或焊槍的TCP不準確,可檢查裝配情況或修正焊槍TCP。

  (2)出現(xiàn)電弧故障,不能引弧。可能是由于焊絲沒有接觸到工件或工藝參數(shù)太小,可手動送絲,調(diào)整焊槍與焊縫的距離,或者適當調(diào)節(jié)工藝參數(shù)。

  (3)保護氣監(jiān)控報警。冷卻水或保護氣供給存有故障,檢查冷卻水或保護氣管路。

4 焊接機器人應用經(jīng)驗

4.1 工件質量

  作為示教一再現(xiàn)式機器人,要求工件的裝配質量和精度必須有較好的一致性。應用焊接機器人應嚴格控制零件的制備質量,提高焊件裝配精度。零件表面質量、坡口尺寸和裝配精度將影響焊縫跟蹤效果?梢詮囊韵聨追矫鎭硖岣吡慵苽滟|量和焊件裝配精度。

  (1)編制焊接機器人專用的焊接工藝,對零件尺寸、焊縫坡口、裝配尺寸進行嚴格的工藝規(guī)定。一般零件和坡口尺寸公差控制在±0.8 mm,裝配尺寸誤差控制在±1.5 mm以內(nèi),焊縫出現(xiàn)氣孔和咬邊等焊接缺陷機率可大幅度降低。 .

  (2)采用精度較高的裝配工裝以提高焊件的裝配精度。

  (3)焊縫應清洗干凈,無油污、鐵銹、焊渣、割渣等雜物,允許有可焊性底漆。否則,將影響引弧成功率。定位焊由焊條焊改為氣體保護焊,同時對點焊部位進行打磨,避免因定位焊殘留的渣殼或氣孔,從而避免電弧的不穩(wěn)甚至飛濺的產(chǎn)生。

4.2 焊絲的要求

  機器人根據(jù)需要可選用桶裝或盤裝焊絲。為了減少更換焊絲的頻率,機器人應選用桶裝焊絲,但由于采用桶裝焊絲,送絲軟管很長,阻力大,對焊絲的挺度等質量要求較高。當采用鍍銅質量稍差的焊絲時,焊絲表面的鍍銅因摩擦脫落會造成導管內(nèi)容積減小,高速送絲時阻力加大,焊絲不能平滑送出,產(chǎn)生抖動,使電弧不穩(wěn),影響焊縫質量。嚴重時,出現(xiàn)卡死現(xiàn)象,使機器人停機,故要及時清理焊絲導管。

4.3 編程技巧

  (1)選擇合理的焊接順序。以減小焊接變形、焊槍行走路徑長度來制定焊接順序。

  (2)焊槍空間過渡要求移動軌跡較短、平滑、安全。

  (3)優(yōu)化焊接參數(shù)。為了獲得最佳的焊接參數(shù),制作工作試件進行焊接試驗和工藝評定。

  (4)合理的變位機位置、焊槍姿態(tài)、焊槍相對接頭的位置。工件在變位機上固定之后,若焊縫不是理想的位置與角度,就要求編程時不斷調(diào)整變位機,使得焊接的焊縫按照焊接順序逐次達到水平位置,同時,要不斷調(diào)整機器人各軸位置,合理地確定焊槍相對接頭的位置、角度與焊絲伸出長度。工件的位置確定之后,焊槍相對接頭的位置通過編程者的雙眼觀察,難度較大。這就要求編程者善于總結積累經(jīng)驗。

  (5)及時插入清槍程序。編寫一定長度的焊接程序后,應及時插入清槍程序,可以防止焊接飛濺堵塞焊接噴嘴和導電嘴,保證焊槍的清潔,提高噴嘴的壽命,確?煽恳、減少焊接飛濺。

  (6)編制程序一般不能一步到位,要在機器人焊接過程中不斷檢驗和修改程序,調(diào)整焊接參數(shù)及焊槍姿態(tài)等,才會形成一個好程序。

4.4 運行成本及管理

  進口機器人配件價格較高,應努力從各方面降低運用成本。潤滑油可以在國內(nèi)尋找性能、效用相同的低價替代品。焊接過程加強維護,提高易耗件如噴嘴、導電嘴等的使用壽命。另外,對機器人系統(tǒng)進行預防性的維護,可以有效提高元器件的使用壽命。

  高素質的管理人員、技術人員和操作人員是機器人充分發(fā)揮效率的必要條件。一個企業(yè)焊接機器人使用的好壞,很大程度在于人,因此要保證有一支穩(wěn)定的工作隊伍。

5 結束語

  焊接機器人在電力機車車體牽引梁、枕梁制造中的應用,大大提高了產(chǎn)品的焊接質量穩(wěn)定性以及生產(chǎn)效率。焊接機器人應用是一個復雜的、綜合的過程,對焊件的設計結構、焊接工藝、零部件質量、焊件的裝配質量等各方面提出了新的、更嚴格的要求。同時,相關工作人員的穩(wěn)定性也影響著機器人應用的好壞,應當在長期的應用中不斷積累經(jīng)驗,以最大程度發(fā)揮機器人效益。

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