机器人自动化焊接在岸桥深窄大梁中的应用

黄瑞涛 宋同凯

沈阳新松机器人自动化股份有限公司 辽宁沈阳 110169

该公司生产的主要产品之一是岸桥。每年岸桥的产量是200多套，产量大，产品结构复杂。岸桥的结构主要包括前梁和后梁，立柱，相关梁以及上梁和下梁。前梁是岸桥产品的关键部件之一。在焊接的过程中会遇到内部结构复杂的情况，并且出现的焊缝非常多，每个焊接位置的位置也不一样。大梁小而深，使其难以制造。由于岸桥梁主要承受吊装货物，因此存在结构力，因此产品内部焊接质量直接决定了产品是否可以使用。

1 大梁组成结构

前梁是上海振华重工有限公司生产岸桥的重要组成部分之一。大梁内部由结构构件组成，例如隔板，腹板，翼，T形钢和肋。这些结构构件组装并最终通过焊接连接以形成类似于盒子的块。光束可以达到3米的深度，内部宽度窄至0.75米，长度不相等。因此，为了将梁形成为三面成形，必须焊接结构构件的接头。每个区块中有13个焊缝必须焊接。梁的长度不同，焊缝数量大，制造难度系数相对来说比较大。

2 机器人自动化焊接设备组成

焊接工作非常的复杂，所以焊接工作必须由多个系统组成，这些系统分别是机器人悬臂系统，轨道系统，焊接系统和电气控制系统。机器人悬臂系统由移动基座行进机构，旋转装置，立柱，悬臂，升力臂等组成，悬臂系统可以在车间覆盖两个不同的站点，并允许机器人到达所有大梁内可焊接的焊缝。机器人采用日本生产的FANUC机器人，配备弧焊传感器和定位功能，可以进行电弧跟踪和焊接起始点查找，可以修正工件装配的装配误差。轨道系统根据公司产品的长度设计，几乎可以覆盖所有光束长度。电气控制系统主要是一种控制功能，主要跟踪周围操作设备的实时状态，并对故障的发生进行报警。整个机器人焊接站实现一键式启动，不用人工进行操作，有效的提高了工作效率[1]。

3 大梁制造工艺以及焊接工艺

3.1 梁相关部件的预制机器人自动焊接要求工件的每个部件具有高的装配精度

为了确保工件装配的准确性，所有工件都通过CNC冲裁，长度，宽度和直角误差进行切割。全部控制在技术要求范围内，严格保证工件的装配精度。

3.2 梁相关配件各配件的装配和组装过程如下

首先，底板吊起。当底板悬挂在轮胎骨架上时，应进行足够的整平工作，所有参考线都标在底板上。测试线和装配线。然后，横向隔板由横向隔板的中心线组装和定位。不允许通过一条装配线定位。装配线仅用作参考。在组装过程中调整隔板的垂直度，定位焊接固定，以确保隔板的开启误差d≤0.2%。另外，为了确保垂直度和施工安全性，对于隔板厚度> 10mm或高度> 2200mm或加强环加厚的隔板，在组装后调整隔板的垂直支撑，双方都需要技术支撑。并定位焊接固定。卷筒纸幅：卷筒纸应与卷筒纸装配线一起定位并垂直于底板。不允许满足隔膜的尺寸偏差并靠近隔膜，导致幅材平整度的装配偏差。垂直线控制在H / 500，最大垂直偏差<3mm，腹板直线度和底板底座≤2mm/ 2m，为保持形状，可定位在横向隔板内一个卡玛在完成三面成形组件之后，检查整个梁的垂直度，隔板的垂直度以及底板和轮胎框架的一致性。在测试通过后，底板和轮胎框架由处理卡固定，以防止梁在焊接过程中扭曲和变形[2]。

3.3 梁式机器人的自动焊接过程为了减少整个桥梁的焊接变形

两个机器人同时工作可以先从中间开始焊接然后中间焊接完直接到两端，这样可以有效的避免整体变形现象的出现，但是一个机器人执行单块焊接的时候，就要注意挡板的每个焊缝的焊接都会产生热量，受到热量的影响，会使整个梁的变形，所以一定要认真研究每个单个块的焊接顺序，减少变形现象的出现。一定要保整梁的单个的焊接变形几率最小，因此要使用的焊接顺序遵循对称焊接和焊接顺序。通过上述焊接顺序，整个块的整体变形在一定程度上减小[3]。

4 大梁模拟段测试验证

通过上述分析，对桥梁模拟截面的自动焊接试验进行了仿真实验，并对模拟截面焊接进行了工艺评价，包括焊缝的金相试验，硬度试验和RT试验。网格焊缝的外观通过观察梁内焊缝位置的焊缝外观，垂直焊缝的外观形成良好，没有任何缺陷，外观为鱼鳞，焊脚尺寸合适符合标准要求。直立焊缝和平焊的外观与垂直焊缝的外观相同，没有任何缺陷。垂直于焊接方向取样。首先，用砂纸打磨样品，并将焊缝的横向平面平滑到明亮状态，然后抛光。其次，使用10%硝酸溶液进行腐蚀，并通过RT检查焊接微结构的磁性。

5 结语

对于桥梁产品，使用机器人自动焊可以接代替手工焊接。这样可以有利于工人的身体健康，并且减轻工人的工作压力，提高工作效率。本文主要介绍了机器人自动焊台设备的组成，梁组装过程和焊接过程，并通过梁模拟部分验证了机器人焊台的合理性。经过研究结果表明，机器人焊接站可应用于深窄桥的特殊梁结构。机器人装配过程和焊接过程也是合理并且十分的专业。模拟截面焊缝外观美观，无缺陷，适用于焊脚。