焊接机器人在转向架构架焊接中的运用

张鑫鑫

（中车四方车辆有限公司，山东 青岛 266000）

焊接机器人是现代企业应用中很普遍的一种自动焊设备，能够解决大型结构部件多位置焊接不易翻身。焊缝空间复杂等问题，它具备机械手不受视角，位置等限制的有利条件，可以通过改变坡口形式提高效率和降低成本。

1 焊接机器人的应用优势

①保障均一性。对焊接机器人进行使用，能够在一定程度上提升焊接质量，能够焊接工艺就有均一性。焊接期间各个参数，如电流、电压和焊接素对、焊接干伸长度等对于焊接结果起到决定性作用。通过机器人进行焊接过程中，不同焊缝焊接参数均属于恒定的，能够降低对工人操作技术的需要。这种情况下，焊接质量足够稳定。采用人工焊接方式，焊接速度以及伸长速度都有一定的变化，这就很难实现焊接质量均一性。②改善劳动条件。对焊接机器人进行应用，工人只需要对工件进行装修，能够远离焊光以及烟雾等的伤害，针对点焊而言，不再使用人工搬运方式，减少人员工作量。③提高生产率。机器人不会出现疲劳现象，因此可以24h持续工作，随着高速焊接技术的应用，促使机器人焊接效率进一步增加。④产品质量容易控制。使用焊接机器人，生产节拍是固定的，能够按照生产计划进行。⑤能够缩短工期。对焊接机器人进行应用，能够适当缩短产品生产周期，同时能够减少设备投入，实现小批量生产。机器惹你和专机两者最大的差别就是，机器人能够通过程序的修改，适应不同形式爹工件生产。

2 转向架焊接技术条件

（1）侧架焊接技术。侧架焊接要求如下：①焊接环境温度需要控制在5℃以上。②在对构件进行焊接之前，一定要对其进行彻底清洗，对油污进行清理需要使用氧乙炔火焰。③借助特制焊枪，对焊缝空间曲线进行视教，然后通过电弧跟踪系统，对偏差进行纠正，解决手工焊接无法解决的问题，有效保障产品质量。④借助冷弧焊接方式，能够有效提升焊缝成形速度。

（2）侧架焊接质量要求。若发现定位焊缝存在气孔或者裂痕，则需要将其清除之后重新焊接。要求对焊缝两次施焊完成，当第一层焊接完成之后，发现有裂纹或者气孔，则不能对第二层进行焊接，需要将却吓你解决之后再进行补焊处理。不同部位焊缝上均不能出现裂纹或这弧坑现象，要求咬边在0.5mm以内，同时连续长度在100mm以内，当缺陷超过之后，则需要对焊缝进行适当的打磨，并且对其进行补焊处理。要求焊角的尺寸能够达到图纸规定，不能出现焊偏情况。

图1 机器人在构架、侧梁焊接示意图

3 焊机机器人系统在转向架构架焊接中的运用

（1）电气控制系统。在整个系统当中，电气动作主要受控于不同功能传感器和焊接机器人状态信号、示教器等状态信号和操作信号当中，这一部分的主要组成部分为PHG示教器、计算机和控制柜等共同组成。

图2 焊接机器人控制系统组成框图

将PHG示教器作为该控制系统的中心，技术人员借助以太网和PC计算机相结合，从而实现对机器人状态的控制。PHG示教器是通过在线示教编程技术，选择可触碰示教器，在其上方设置红色按钮控制。当通电之后，则可以看到示教器屏幕上显示出机器人图标[1]。相应控制柜上方设有间盘，左侧面分别连接电缆，在间盘盒的内部存在驱动以及代码显示器。在控制柜的内部包含了计算机控制功能、总线板、I/O板和电弧跟踪板、焊机板等，同时还包含不同操作模式开关，并且还设置了不同形式的功能开关。计算机的主要内容为CPU主板和FCIF接口板等[2]。

（2）机械传动机构。①机械手。焊接机械手，能够实现11轴联动功能，焊接机器人6轴，而变位器为4轴，横向滑轨为1轴。该机器人一共有6轴共同组成，每个轴均存在其自身的旋转工作范围，具体编程过程中，需要注意的是，机器人各轴应当有各自的自由度，并且具有三个基础轴，同时还设置了三个手轴。对于机器人而言，其在不同轴上，均设置了红色的参考点几号，通过机器人修正，将其当成是机器人参考点进行应用。在2轴上，并没有释放按钮，这两个释放按钮主要被应用癌机器人碰撞之后，进行应用。其中5个外部轴分别有4个变为器轴以及1个横向滑轨轴。第7轴属于直轴，其和其他4个轴在操作方式上存在不同之处，它的有效工作范围大约为7m，剩余的4个轴则是变位器，这四个变位器的形状为L型，这些内容在系统当中被作为旋转轴，旋转轴最大旋转范围在±180°。同时还在4个变位器上安装了相应的释放按钮。②焊机。针对焊机而言，其使用的最大电流是550A，同时在相应焊机上方有一个操作板面，同时还设置了相应启动开关，对这一启动开关进行应用，能够促使电压以及电流达到显示。在面板的右侧位置，一共设置了4个按钮，这些按钮主要被应用在焊接材料、焊丝直径以及焊接方式的选择上。在相应面板上还设置了相应的温度报警指示发光管。在焊机的侧面位置设置的水位指示。而焊接的下侧位置有一定的放水开关。其中焊接电源在焊机当中属于比较重要的组成部分，能够实现数字化和智能化目标，这就能够在一定程度上促使焊接的整个过程得以满足。而送丝机构的内部分别设置了2个压丝轮以及2个送丝轮，其中还存在2个带头数字压丝调整手柄。此外，还存在部分附加装置接头。清枪机当中主要有铰刀、清理机构以及喷防飞溅气动机构等。

4 机器人系统应用情况

机器人系统能够在三维空间当中进行自由示教编程，主要操作方式有RC和CC方式。而焊接机械手在具体应用过程中，所适用的参数为：

表1 焊接参数和条件

机器人系统应用流程：第一步，使用行车针对组队合格的侧架吊到焊接变位器上，然后使用风缸将侧架所组成在焊接变位器夹具上进行固定处理，然后对侧架进行检查，查看其组架上定位是否良好，若良好，则发送焊接信号。第二步，使用焊接机械手，对左右支撑座进行焊机处理，按动相应按钮，焊接变位器启动，然后焊接变位器上所设置的两个支座中存在的四个焊缝，在具体焊接过程中，每一条焊缝均瑶分成两遍焊接，第一遍则是完成焊角的4mm，而第二遍则完成焊角8mm。此后，将夹具上的风缸松开，针对焊接完成的支撑座、侧架所组成借助行车吊下。对于不合格的焊缝而言，则需要清除缺陷，然后补焊处理。

5 结束语

对于机器人系统而言，对其进行应用，能够促使焊接变得更加稳定，焊接质量也得到提升，进一步提高工作效率。操作起来十分简单，而借助示教编程方式，能够制定出最佳焊接程序，促使焊角的尺寸和焊缝填充要求得到满足。借助焊接误差测量方式进行修整处理，能够充分满足焊接需要。对不同焊接缺陷所产生的原因进行分析，从中找到避免缺陷的措施。