塔式起重機標準節焊接機器人應用

彭成輝 萬傳芳

一、概述

隨著建筑業的迅速發展，中大噸位塔式起重機已成為我公司的主打產品。而作為塔式起重機基礎部件的標準節，其焊接質量尤為重要，但在標準節的加工過程中，主弦桿連接套的焊接則是保證標準節焊接質量的關鍵，因此，其焊接質量的好壞直接影響整臺塔機的安全。

標準節連接套采用人工焊接時人為因素影響比較大，焊接缺陷比較多，返工頻繁加上焊接弧光、煙霧、飛濺等對人體傷害比較大，體力勞動比較強，為此公司通過分析與調研，決定塔式起重機標準節連接套應用松下機器人焊接（結構見圖1、圖2）。機器人構造為獨立關節式結構的6軸TA—1 400型機器人，最大到達范圍為1 374mm，最小到達范圍為352mm，前后動作范圍為1 022mm，最大承載重量為6k g，重復定位精度為：±0.1mm，焊接電源采用YD—5 00GR3 HCK型，并且配備焊縫跟蹤傳感器、焊槍防碰撞傳感器等；本機器裝載Windows CE控制器系統配備IT通信接口，可方便因特網連接。

二、機器人應用特點

引進機器人焊接的目的有多方面，針對我司的實際情況，具體體現在如下幾方面。

1. 提高焊接生產效率

焊接機器人的引進，規范了焊接步驟和焊接參數，減少焊接過程中不必要的等待時間和輔助時間，故能顯著地提高焊接的生產效率。

2. 保持焊接參數一致及提高焊接質量穩定性

人工焊接時，由于焊工焊接技能、手法都不一樣，導致焊接過程中經常會出現尺寸過大或不足的焊縫，而在機器人焊接前，為滿足焊接質量，系統對焊接參數進行設定（含焊接電流、電弧電壓及焊接速度等）。機器人焊接質量的穩定性不僅表現在工件與工件之間，還反映每條焊縫質量的一致性。

3. 使焊接生產實現柔性自動化

機器人與其他機械化、自動化設備相比的最大特點，在于它能夠重新編程以適應不同工件的生產。當今產品已逐步向個性化方向發展，產品更新、改型的周期加快，使得生產的批量越來越少，而品種越來越多，完成采用過去常用的剛性自動化設備或專機已經很難適應產品多變的要求，而機器人的柔性特點正是解決這一矛盾的最佳方案。

圖 1

圖 2

4. 增強生產管理的計劃性和可預見性

焊接機器人生產節拍是一成不變的，故采用焊接機器人后，生產計劃比較好安排，產量也容易準確預計。因此，焊接機器人的這一優點，對小批量、多品種生產的計劃安排是非常有利的。

5. 可準確預算材料的消耗量和生產成本

由于焊接參數由機器控制，所以無論是焊絲消耗量、氣體消耗量還是每天導電嘴的更換次數等都能夠較準確預測，從而能更有效地控制生產成本。

6.可實現關鍵焊縫機器人全自動焊接

為滿足實際加工要求，機器人工作站總體分成6大部分：機器人本體及控制器、焊接電源、焊接變位機、焊接夾具、安全圍欄及擋光機構等。

采用技術領先的全套焊接機器人自動化方案，可自動跟蹤焊縫、控制焊接尺寸、自動糾偏，全自動焊接的機器人系統配合統一協調的變位器可實現關鍵焊縫機器人全自動焊接，周邊加上輔助物流智能輸送系統，以及自動清槍、噴油裝置及焊絲輸送系統，形成一體化解決方案。

三、結語

連接套機器人工作站的建立，不僅穩定和提高焊縫質量，保證焊縫均一性，而且焊接時對每條焊縫的焊接參數（如：焊接電流、電弧電壓、焊接速度及焊絲干伸長等）都能有效管控，使不良因素降到零。焊接機器人的引進，改善了勞動環境，降低勞動強度，提高了生產率。機器人沒有疲勞，一天可24h連續生產；另外，隨著高速高效焊接技術的應用，使用機器人焊接生產效率顯著提高；因焊接機器人采用程序控制，可縮短產品改型換代的周期，減小相應的設備投資。以此同時，可實現小批量產品的焊接自動化。