塔式起重机标准节焊接机器人应用

彭成辉 万传芳

一、概述

随着建筑业的迅速发展，中大吨位塔式起重机已成为我公司的主打产品。而作为塔式起重机基础部件的标准节，其焊接质量尤为重要，但在标准节的加工过程中，主弦杆连接套的焊接则是保证标准节焊接质量的关键，因此，其焊接质量的好坏直接影响整台塔机的安全。

标准节连接套采用人工焊接时人为因素影响比较大，焊接缺陷比较多，返工频繁加上焊接弧光、烟雾、飞溅等对人体伤害比较大，体力劳动比较强，为此公司通过分析与调研，决定塔式起重机标准节连接套应用松下机器人焊接（结构见图1、图2）。机器人构造为独立关节式结构的6轴TA—1 400型机器人，最大到达范围为1 374mm，最小到达范围为352mm，前后动作范围为1 022mm，最大承载重量为6k g，重复定位精度为：±0.1mm，焊接电源采用YD—5 00GR3 HCK型，并且配备焊缝跟踪传感器、焊枪防碰撞传感器等；本机器装载Windows CE控制器系统配备IT通信接口，可方便因特网连接。

二、机器人应用特点

引进机器人焊接的目的有多方面，针对我司的实际情况，具体体现在如下几方面。

1. 提高焊接生产效率

焊接机器人的引进，规范了焊接步骤和焊接参数，减少焊接过程中不必要的等待时间和辅助时间，故能显著地提高焊接的生产效率。

2. 保持焊接参数一致及提高焊接质量稳定性

人工焊接时，由于焊工焊接技能、手法都不一样，导致焊接过程中经常会出现尺寸过大或不足的焊缝，而在机器人焊接前，为满足焊接质量，系统对焊接参数进行设定（含焊接电流、电弧电压及焊接速度等）。机器人焊接质量的稳定性不仅表现在工件与工件之间，还反映每条焊缝质量的一致性。

3. 使焊接生产实现柔性自动化

机器人与其他机械化、自动化设备相比的最大特点，在于它能够重新编程以适应不同工件的生产。当今产品已逐步向个性化方向发展，产品更新、改型的周期加快，使得生产的批量越来越少，而品种越来越多，完成采用过去常用的刚性自动化设备或专机已经很难适应产品多变的要求，而机器人的柔性特点正是解决这一矛盾的最佳方案。

图 1

图 2

4. 增强生产管理的计划性和可预见性

焊接机器人生产节拍是一成不变的，故采用焊接机器人后，生产计划比较好安排，产量也容易准确预计。因此，焊接机器人的这一优点，对小批量、多品种生产的计划安排是非常有利的。

5. 可准确预算材料的消耗量和生产成本

由于焊接参数由机器控制，所以无论是焊丝消耗量、气体消耗量还是每天导电嘴的更换次数等都能够较准确预测，从而能更有效地控制生产成本。

6.可实现关键焊缝机器人全自动焊接

为满足实际加工要求，机器人工作站总体分成6大部分：机器人本体及控制器、焊接电源、焊接变位机、焊接夹具、安全围栏及挡光机构等。

采用技术领先的全套焊接机器人自动化方案，可自动跟踪焊缝、控制焊接尺寸、自动纠偏，全自动焊接的机器人系统配合统一协调的变位器可实现关键焊缝机器人全自动焊接，周边加上辅助物流智能输送系统，以及自动清枪、喷油装置及焊丝输送系统，形成一体化解决方案。

三、结语

连接套机器人工作站的建立，不仅稳定和提高焊缝质量，保证焊缝均一性，而且焊接时对每条焊缝的焊接参数（如：焊接电流、电弧电压、焊接速度及焊丝干伸长等）都能有效管控，使不良因素降到零。焊接机器人的引进，改善了劳动环境，降低劳动强度，提高了生产率。机器人没有疲劳，一天可24h连续生产；另外，随着高速高效焊接技术的应用，使用机器人焊接生产效率显著提高；因焊接机器人采用程序控制，可缩短产品改型换代的周期，减小相应的设备投资。以此同时，可实现小批量产品的焊接自动化。