焊接機(jī)器人技術(shù)升級(jí)研究與應(yīng)用
導(dǎo)語(yǔ)：焊接機(jī)器人技術(shù)目前已得到廣泛應(yīng)用并取得較好效果。本期轉(zhuǎn)化果推薦的《焊接機(jī)器人技術(shù)升級(jí)研究與應(yīng)用》是基于設(shè)備特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從液壓支架結(jié)構(gòu)件圖紙、工藝源頭進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)軟件優(yōu)化與開(kāi)發(fā)、工裝輔具試制、焊接工藝參數(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證、產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙與工藝優(yōu)化等創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人焊接方法的創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，工作效率提高一倍，保證了液壓支架結(jié)構(gòu)件制造的安全、高效、高質(zhì)量。
一、研究目標(biāo)
對(duì)自動(dòng)化焊接程序進(jìn)行優(yōu)化開(kāi)發(fā)，并形成模塊;對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高焊接質(zhì)量和效率;對(duì)焊接機(jī)器人設(shè)備的自主維修進(jìn)行攻關(guān);對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建議更改，提高焊接可達(dá)率，并標(biāo)準(zhǔn)化;對(duì)工藝的組次和輔助撐筋位置進(jìn)行更改，提高焊接可達(dá)率;對(duì)新安裝機(jī)器人操作培訓(xùn)提前進(jìn)行，邊生產(chǎn)邊培訓(xùn)，盡快將設(shè)備性能發(fā)揮到最大化。
二、研究?jī)?nèi)容
1.技術(shù)路線
(1)根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)，從液壓支架結(jié)構(gòu)件圖紙、工藝源頭進(jìn)行優(yōu)化;
(2)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)編程進(jìn)行優(yōu)化、模塊化，提高編程效率。
2.改進(jìn)焊槍矯正裝置
自制與校規(guī)配套的校槍裝置。機(jī)器人焊槍在發(fā)生碰撞之后，機(jī)器人焊絲前端尖點(diǎn)(TCP)在原有的校槍裝置上無(wú)法保證，焊槍的形狀無(wú)法保證，因此焊接會(huì)出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，且焊槍互換性差。自制的校槍裝置增加了四處限位點(diǎn)，解決了焊槍形狀變化的問(wèn)題，使用后保證了焊槍的穩(wěn)定性和互換性，保證了焊接時(shí)基本不出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象。
3.優(yōu)化連桿的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
內(nèi)部焊縫和筋板取消
由于自動(dòng)化焊接的質(zhì)量更穩(wěn)定，因此實(shí)施連桿產(chǎn)品結(jié)構(gòu)改進(jìn)。取消內(nèi)部筋板及其焊縫、一次蓋板內(nèi)部焊縫，由原來(lái)的兩次組裝改為一次組裝。
4.優(yōu)化焊接參數(shù)
對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行了較大的調(diào)整，使得焊接速度及焊縫的外觀成型質(zhì)量得到了提高。
5.改進(jìn)機(jī)器人焊槍安裝方式
對(duì)焊槍實(shí)行了反裝并加長(zhǎng)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(jī)器人的實(shí)際使用效能。將實(shí)際焊接范圍提高了10%。
6.優(yōu)化起始點(diǎn)和拐點(diǎn)準(zhǔn)確性的程序
實(shí)現(xiàn)了在框形周圈焊接時(shí)對(duì)于拐角點(diǎn)的校正，避免起始點(diǎn)沒(méi)有電弧跟蹤和框形周圈焊時(shí)拐角點(diǎn)易跑偏的缺陷，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化了產(chǎn)品外觀。
更改前
更改后
7.優(yōu)化焊接機(jī)器人編程程序
原焊縫編程需手動(dòng)存儲(chǔ)三個(gè)方向的傳感點(diǎn)，編程時(shí)間較長(zhǎng)，且傳感點(diǎn)較多時(shí)機(jī)器人易死機(jī)丟失程序，耽誤時(shí)間較長(zhǎng)?，F(xiàn)優(yōu)化程序后，傳感點(diǎn)由機(jī)器人自動(dòng)生成無(wú)需手動(dòng)存儲(chǔ)，工件整體編程效率提高了20%以上，避免死機(jī)現(xiàn)象。
8.加強(qiáng)修舊利廢
對(duì)損壞的機(jī)器人焊槍進(jìn)行自主維修。利用廢棄的導(dǎo)電嘴代替焊槍上的水氣管接口，并且對(duì)其進(jìn)行了打磨鉆孔與安裝，經(jīng)測(cè)試使用效果良好，每年維修10把焊槍?zhuān)蔀楣竟?jié)省12萬(wàn)元費(fèi)用。
9.優(yōu)化工藝提高焊達(dá)率
通過(guò)對(duì)工藝的二次優(yōu)化和組次調(diào)整，使得焊接接頭更少，焊縫更連續(xù)，機(jī)器人的可焊范圍進(jìn)一步提高10%。
將結(jié)構(gòu)件的貼板外形相對(duì)主筋由外形對(duì)齊改為周圈向內(nèi)縮，起角焊縫;若不能起角焊縫，則貼板相對(duì)主筋保證下沉10mm以上，提高機(jī)器人對(duì)貼板焊接的可達(dá)率，保證了機(jī)器人和手工焊接質(zhì)量外觀。
結(jié)構(gòu)件的筋板一般與主筋、頂板連接，連接點(diǎn)為三向應(yīng)力點(diǎn)。如圖所示。
按照高端、出口產(chǎn)品等監(jiān)造的要求，接頭必須避開(kāi)三向應(yīng)力點(diǎn)，實(shí)際未能滿(mǎn)足監(jiān)造要求。
有兩種方式可以滿(mǎn)足：
(1)先焊筋板立焊縫，平面焊縫拐角連續(xù)，且焊縫需要加大。平面焊縫連續(xù)對(duì)手工焊接要求難度大，機(jī)器人可滿(mǎn)足連續(xù)焊接要求。目前只有在Y204伸縮梁內(nèi)部焊縫實(shí)現(xiàn)手工連續(xù)焊接，但平面焊角大小不同，只能統(tǒng)一按大的焊角焊接。
(2)筋板開(kāi)大倒角，接頭相互錯(cuò)開(kāi)。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(mǎn)足了接頭避開(kāi)三向應(yīng)力點(diǎn)要求，也滿(mǎn)足了釋放應(yīng)力的需求，提高焊接效率，節(jié)省大量人力、物力。目前已經(jīng)將倒圓角錯(cuò)開(kāi)應(yīng)力點(diǎn)作為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
10.加強(qiáng)焊接機(jī)器人各類(lèi)控制電路板的維修
修復(fù)開(kāi)元焊接機(jī)器人電源模塊控制板、克魯斯連桿機(jī)器人P C I F主板、克魯斯焊接機(jī)器人伺服器控制板。同時(shí)，對(duì)于自行無(wú)法維修的編碼器、伺服驅(qū)動(dòng)器、送絲控制板、示教器等9塊電路板尋求社會(huì)資源進(jìn)行維修。自主創(chuàng)新改造焊接機(jī)器人送絲機(jī)、焊機(jī)水泵、焊槍防碰裝置等重要部件。到目前為止，所有焊接機(jī)器人的維修幾乎全部實(shí)現(xiàn)了自主維修。全面提高自主維修率，也有效提升了焊接機(jī)器人的維修技能，從根本上節(jié)約了維修時(shí)間和維修成本。
三、應(yīng)用效果
通過(guò)幾年的軟件優(yōu)化與開(kāi)發(fā)、工裝輔具試制、焊接工藝參數(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證、產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙與工藝優(yōu)化等創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人焊接方法的創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，保證了液壓支架結(jié)構(gòu)件制造的安全、高效、高質(zhì)量。
該成果使用前機(jī)器人每月可完成分廠產(chǎn)量約20%，使用后機(jī)器人每月可完成分廠產(chǎn)量約40%。
2019年自動(dòng)化焊接工作站完成任務(wù)超過(guò)40%，噸位相對(duì)提高1萬(wàn)噸，按每噸產(chǎn)值為2512元，共計(jì)約創(chuàng)造2500多萬(wàn)產(chǎn)值。
目前，結(jié)構(gòu)件關(guān)于筋板倒角已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，解決三向應(yīng)力集中問(wèn)題;示教編程現(xiàn)已模塊化，簡(jiǎn)單化，極大提高了編程效率，降低操作要求;焊接參數(shù)優(yōu)化后現(xiàn)已經(jīng)全面實(shí)施，應(yīng)用在各批量產(chǎn)品中;通過(guò)設(shè)備的自主維修，并充分運(yùn)用社會(huì)資源，將進(jìn)口設(shè)備備件維修率提高到80%，避免了備件采購(gòu)周期長(zhǎng)、價(jià)格高現(xiàn)象。
近年來(lái)，圓滿(mǎn)完成了出口產(chǎn)品、高端產(chǎn)品等高端液壓支架的焊接任務(wù)。
