ABB機器人弧焊系統在采煤機制造行業的應用

卓君

ABB機器人弧焊系統在采煤機制造行業的應用

卓君

1. 概述

采煤機是一種大型的焊接結構件，主要由牽引部、截割部、電氣系統及附屬配件構成，焊接技術在其制造過程中起到至關重要作用。我公司傳統使用CO2氣體保護焊完成結構件的焊接，后為提高質量選用Ar+CO2混合氣體焊接，隨著現代化生產的日益發展，現在我公司逐步使用機器人弧焊技術生產重要部件。

機器人焊接在解放勞動力，提高效率，實現長時間工作的同時，也能夠達到高精度，保證產品焊縫美觀質量可靠。本文就ABB機器人在我公司的應用狀況及技術特點闡述如下。

2. ABB機器人系統概況

我公司選用ABB2600型六軸焊接機器人，一套ABB標準雙回轉變位機IRBP500A，操作時焊接機器人和變位機可協調運動，完成焊接動作。另附Fronius全數字化逆變脈沖焊機及智能尋位及電弧追蹤系統，通過大地坐標及工具坐標中心點（TCP）設置確定基準坐標。圖1為我公司ABB弧焊機器人工作運行情況。

弧焊機器人焊接任務的完成是由機器人的姿態及焊接參數的配合完成的。一方面要求調試人員設置機器人最舒服的姿勢，若焊槍姿勢不合理會導致機器人抖動增大，焊縫不均勻；另一方面要求運動過程中不斷協調焊接參數，保證焊縫熔池的熔寬，與母材的熔合度，熔深及成形等。

具體操作內容如下：針對首焊件焊接操作過程包括離線焊接程序的編制，手動調節通過示教器操作尋位及尋找焊接起始點、終止點及安全位置，焊接參數的調整三大部分。其中工作量最大的部分為點的尋找，及焊接參數的調整。首焊件完成后，后續批量生產僅將機器人轉換為自動調節，機器人自行完成尋位操作后，便開始自動焊接，無需人工輔助。

圖1 ABB弧焊機器人

3. 機器人的焊接編程設置

我公司ABB弧焊機器人目前主要用于采煤機電控箱、泵箱的焊接。電控箱屬于密閉防爆件，焊接完成后需打壓測試，因此焊接工藝要求更加嚴格。普通手工焊接存在焊接接頭處缺陷，焊縫均勻性差，這些缺陷成為后期的打壓及工礦使用中的隱患。N13701是我公司應用較廣泛產品，且其結構極具代表性。下面以我公司N13701電控箱為例，簡述機器人操作過程。

（1）編程順序 本文采用

示教器在線編程方式。順序為：UltraEdit-32軟件搭建程序框架→調整機器人姿態，記錄尋位點及焊接點→修改焊接參數，焊接電流、電弧電壓、擺動方式等→模擬運行調整參數，并實現首件生產→通過尋位功能實現批量生產。

（2）焊接工藝設置 首先，擺動控制。機器人擺動控制用到的參數包括：擺動方式、擺動類型、擺動頻率、擺動寬度左右極點停頓時間（sec）、焊槍繞XY軸旋轉及焊槍抬高角度等。通過以上參數調整確定焊槍的角度及擺動姿勢。

其次，焊接參數控制。焊接參數包括起收弧參數，通過調整引收弧（主）焊接電流，引收弧（主）電弧電壓、焊接速度、氣體保護時間，來控制焊接過程。參數要求合理匹配，否則在焊接過程中易出現飛濺堵塞焊槍，也易產生未焊滿、塌陷等缺陷。

焊接參數中，由于該福尼斯焊機為一元化調節，因此根據產品類型設置合理的焊接電壓及焊接速度即可。

擺動參數中，根據不同的坡口類型及坡口尺寸選擇合適擺動方式及擺寬。

多層多道：ABB弧焊機器人設置有多層多道焊命令。使用時調用該指令，通過參數調整調節焊槍姿態。

由于電控箱要求密封性好，在焊接過程中選擇連續焊（見附表焊接參數）。采用這種連續焊接方式，有效避免了焊縫在拐角處缺陷的產生（見圖2）。

焊接參數

圖2

4. 焊接技術特點

N13701電控箱焊接焊達率可到70%，基本實現了機器人全方位焊接。通過尋位功能的使用實現了批量生產，極大地提高了生產效率及焊縫質量。

焊接機器人的使用是采煤機制造業發展的必然趨勢，可廣泛應用于礦山機械、船舶、汽車制造等多個行業，但由于自身特點在使用過程中也存在一定的局限性。

機器人所針對的焊件不能存在過度復雜結構，如果存在上千個焊點，即便機器人具有尋位及電弧追蹤能力，由于焊接過程中存在的變形及待焊點的偏差，所以當機器人完成焊接60%以上時，焊槍所處位置可能已經偏離焊點，尋位功能便失去意義。

為此要求焊接坯料下料精度高，且組焊精度要求高。如果在下料過程中存在熱變形或尺寸精度偏差，或在組焊過程存在誤差，會造成后期組焊件互換性差，造成機器人尋位功能的喪失，無法實現批量生產。

工信部：8月新能源汽車產量同比增近4倍

根據機動車整車出廠合格證統計，2015年8月，我國新能源汽車生產2.45萬輛，同比增長近4倍。其中，純電動乘用車生產9 175輛，同比增長近3倍，插電式混合動力乘用車生產6778輛，同比增長3倍；純電動商用車生產6 446輛，同比增長21倍，插電式混合動力商用車生產2 142輛，同比增長148%。列入《免征車輛購置稅的新能源汽車車型目錄》前四批的新能源汽車生產2.16萬輛，占8月產量的88%。

（鳳凰汽車網）

卓君，西安煤礦機械有限公司。