激振室變位機組筋板對故障原因及改進措施

摘要：壓路機激振室采用機器人自動化焊接，對筋板組對精度要求較高，筋板組對精度差，焊槍在尋位、焊接過程中容易出現撞工件現象。通過改變變位機與工件裝夾方式，提高筋板組對精度，實現了程序的普遍適用性，提高了焊接質量和工作效率。

關鍵詞：壓路機;激振室;變位機;自動化焊接

1" "焊接工作站結構組成

隨著工程機械智能化 、自動化水平的不斷提升，在工業產品生產中采用機器代人的呼聲愈來愈高。激振室是壓路機鋼輪的振動系統，其焊縫質量的好壞直接影響壓路機的工作性能。為了提高焊接質量，降低工人勞動強度，實現少人化工廠，一般采用機器人焊接工作站對激振室進行焊接。

焊接工作站主要由變位機、發那科六軸機械手、二保焊機、機器人控制柜、工作站系統控制柜、清槍站、打壓裝置等其他輔助裝置組成。根據激振室的形狀和結構特點，將變位機設計為“U”型結構，主要由變位機底座1、變位機立柱2、翻轉箱式梁3、變位機壓緊機構4和變位機旋轉機構5組成。

變位機翻轉箱式梁和變位機旋轉機構均可360°旋轉，以實現對環焊縫、筋板焊縫的船型焊接[1]。焊接變位機旋轉端設置自動打壓及保壓裝置，通過保壓裝置的壓力輸出信號，判斷激振室焊縫的氣密性，以實現激振室打壓及氣密性判斷 [2]。

2" "工件裝夾與焊接工藝流程

壓路機激振室主要由小內筒、2塊大幅板和8塊筋板組成，與變位機裝配方式采用軸孔間隙配合，即兩側大幅板內孔與變位機旋轉、壓緊機構法蘭盤軸間隙配合。焊接變位機具備激振室自動夾裝功能，將渦輪升降技術與伺服控制技術結合，以實現激振室自動裝夾。其裝夾安全穩定，同時可控制伺服電機的扭矩輸出，實現夾緊力的一鍵調節[3-4]。

焊縫包括2道環焊縫（大幅板與小內筒結合處）、32道直焊縫（筋板與小內筒、大幅板結合處）兩種類型。焊接順序為筋板點固→筋板側面焊接→筋板端面焊接→兩端環焊縫分別打底、蓋面焊接→筋板另一端端面焊接。編制焊接程序指令共計500余條。

3" "筋板組對存在的問題

筋板組對采用一個可調節高度的工作平臺，適用于不同機型不同厚度筋板的組對，變位機每旋轉90°，完成兩塊筋板的組對。激振室筋板組對效果如圖2所示。

組對完成后，啟動程序，機械手進行尋位并焊接。在尋位或焊接過程中，卻經常出現焊槍撞工件、焊縫偏斜的現象。這時操作者就需要停止程序來重新找點，而到下一個激振室筋板組對或焊接時原程序又不適用，嚴重影響工作效率及工件焊接質量。

4" "故障分析

本文以SR26M-3型壓路機激振室焊槍撞工件故障為例進行分析。將變位機旋轉為豎直狀態，利用卷尺測量筋板襠距，筋板襠距尺寸各異且相差太大，最大相差20mm左右。變位機將工件由豎直狀態變為橫向狀態，并進行旋轉，每旋轉90°利用杠桿表對工件進行打點。旋轉一圈后，主動軸法蘭盤端終點與起始點總是相差10～20mm，襠距相差太大，機械手尋位無法自動調整，為此判定，筋板組對精度差是焊槍撞工件故障的主要原因。下面從設備、工件、裝夾方式等幾個方面對具體故障原因進行分析。

4.1" "檢查工件尺寸

經過測量，確定小內筒卷圓圓度符合工藝要求。大幅板、筋板均為下料件，測量尺寸、厚度均符合要求。組對平臺高度調節準確，筋板中心與變位機旋轉中心始終重合。由此可見，工件不是產生故障的原因。

4.2" "檢查變位機

變位機為公司自主設計并制作，采用精密擺線針輪減速技術及與伺服控制技術，實現變位機精確變位（重復定位進度可達0.1mm）。為保證操作安全，采用豎向上工件，操縱按鈕在變位機壓緊機構端。工作順序為變位機壓緊機構端上工件，并帶動工件向上頂起至變位機旋轉機構端，變位機旋轉機構帶動工件進行旋轉。

變位機空載狀態下，翻轉箱式梁旋轉為壓緊機構在上、旋轉機構在下，旋轉機構法蘭盤上劃十字中心線，利用杠桿表對齒輪傳動精度進行校核，如圖3所示。測量后發現齒輪傳動精度準確沒有問題。

4.3" "分析裝夾方式

那么是不是由于夾緊力不夠造成的錯位呢，經過多次施加壓力、旋轉試驗發現，錯位均出現在變位機旋轉機構法蘭盤端，壓緊機構法蘭盤端沒有出現錯位。透過光線可以發現，旋轉法蘭盤與大幅板貼合處出現間隙。

分析認為，大幅板與夾緊法蘭盤在施加壓力逐漸增大時始終為虛接觸，導致兩者貼合面之間摩擦力不夠。旋轉機構法蘭盤帶動工件旋轉時，由于慣性力工件出現了遲于旋轉法蘭盤運動的情況，即由于慣性力大于摩擦力，旋轉法蘭盤啟動旋轉片刻才帶動工件一起旋轉，主動法蘭盤停止旋轉后，工件依靠慣性力又旋轉了一定角度，造成筋板各襠距尺寸差異，由此導致成筋板組對精度不高。

5" "改進措施

為增大大幅板與旋轉機構法蘭盤之間的摩擦力，曾考慮采用膠皮填補空隙，但膠皮在焊接高溫影響下容易變軟脫落，為此這種方法不可取。鑒于大幅板兩排氣孔中心直徑大于定位盤外徑尺寸，為此采用固定銷連接大幅板與旋轉法蘭盤的方法也是行不通的。

分析認為，鋼輪激振室自身質量可達1500kg，上工件時可依靠自身重力與法蘭盤貼合緊密增大摩擦力。將變位機工作順序改為變位機旋轉機構端上工件，變位機壓緊機構向下壓緊工件。經過多個工件試驗后，錯位現象沒有再次發生。為方便操作者操作，將操縱面板由變位機壓緊機構端調整至變位機旋轉機構端。變位機工作站如圖4所示。

6" "結語

激振室焊接工作站采用兩變位機一焊接機器人模式，一臺變位機用于筋板組對，另一臺變位機用于激振室焊接。在組對精度滿足的情況下，簡化并優化尋位方式，大大提高了工作效率。當出現故障的情況下，從“人、機、料、法、環、測”等方面分析原因并加以排除，找出問題所在并對問題進行驗證，確保了生產按計劃進行。

參考文獻

[1] 蘇亞賓等.壓路機主機架自動化焊接工藝研究與應用[J]. 金屬加工（熱加工），2020（6）：39-41

[2] 李繼和，蔡紀寧.機械密封技術[M].北京：化學工業出版社，1988.

[3] 胡廣翻等.機器人焊接系統中變位機的設計[J].化工設計通訊，"2016（10）：125-130

[4] 許文清.機器人焊接系統中變位機的設計[J].焊接技術， 2004" " " """（3）：44-45