焊接机器人技术升级研究与应用
导语：焊接机器人技术目前已得到广泛应用并取得较好效果。本期转化果推荐的《焊接机器人技术升级研究与应用》是基于设备特点和结构特点，从液压支架结构件图纸、工艺源头进行优化，通过软件优化与开发、工装辅具试制、焊接工艺参数试验验证、产品设计图纸与工艺优化等创新，实现了机器人焊接方法的创新技术应用，工作效率提高一倍，保证了液压支架结构件制造的安全、高效、高质量。
一、研究目标
对自动化焊接程序进行优化开发，并形成模块;对焊接参数进行优化，提高焊接质量和效率;对焊接机器人设备的自主维修进行攻关;对设计的结构进行建议更改，提高焊接可达率，并标准化;对工艺的组次和辅助撑筋位置进行更改，提高焊接可达率;对新安装机器人操作培训提前进行，边生产边培训，尽快将设备性能发挥到最大化。
二、研究内容
1.技术路线
(1)根据设备特点，从液压支架结构件图纸、工艺源头进行优化;
(2)根据结构特点，对编程进行优化、模块化，提高编程效率。
2.改进焊枪矫正装置
自制与校规配套的校枪装置。机器人焊枪在发生碰撞之后，机器人焊丝前端尖点(TCP)在原有的校枪装置上无法保证，焊枪的形状无法保证，因此焊接会出现跑偏现象，且焊枪互换性差。自制的校枪装置增加了四处限位点，解决了焊枪形状变化的问题，使用后保证了焊枪的稳定性和互换性，保证了焊接时基本不出现跑偏现象。
3.优化连杆的产品结构
内部焊缝和筋板取消
由于自动化焊接的质量更稳定，因此实施连杆产品结构改进。取消内部筋板及其焊缝、一次盖板内部焊缝，由原来的两次组装改为一次组装。
4.优化焊接参数
对焊接参数进行了较大的调整，使得焊接速度及焊缝的外观成型质量得到了提高。
5.改进机器人焊枪安装方式
对焊枪实行了反装并加长连接座，避免焊枪易碰撞、可焊焊缝少、焊接效率低的缺陷，提高了机器人的实际使用效能。将实际焊接范围提高了10%。
6.优化起始点和拐点准确性的程序
实现了在框形周圈焊接时对于拐角点的校正，避免起始点没有电弧跟踪和框形周圈焊时拐角点易跑偏的缺陷，提高了产品质量，优化了产品外观。
更改前
更改后
7.优化焊接机器人编程程序
原焊缝编程需手动存储三个方向的传感点，编程时间较长，且传感点较多时机器人易死机丢失程序，耽误时间较长。现优化程序后，传感点由机器人自动生成无需手动存储，工件整体编程效率提高了20%以上，避免死机现象。
8.加强修旧利废
对损坏的机器人焊枪进行自主维修。利用废弃的导电嘴代替焊枪上的水气管接口，并且对其进行了打磨钻孔与安装，经测试使用效果良好，每年维修10把焊枪，可为公司节省12万元费用。
9.优化工艺提高焊达率
通过对工艺的二次优化和组次调整，使得焊接接头更少，焊缝更连续，机器人的可焊范围进一步提高10%。
将结构件的贴板外形相对主筋由外形对齐改为周圈向内缩，起角焊缝;若不能起角焊缝，则贴板相对主筋保证下沉10mm以上，提高机器人对贴板焊接的可达率，保证了机器人和手工焊接质量外观。
结构件的筋板一般与主筋、顶板连接，连接点为三向应力点。如图所示。
按照高端、出口产品等监造的要求，接头必须避开三向应力点，实际未能满足监造要求。
有两种方式可以满足：
(1)先焊筋板立焊缝，平面焊缝拐角连续，且焊缝需要加大。平面焊缝连续对手工焊接要求难度大，机器人可满足连续焊接要求。目前只有在Y204伸缩梁内部焊缝实现手工连续焊接，但平面焊角大小不同，只能统一按大的焊角焊接。
(2)筋板开大倒角，接头相互错开。筋板更改倒角大小和形式。如果将筋板倒角改成圆角，尺寸加大，筋板立焊缝和横焊缝均为单一焊缝，既满足了接头避开三向应力点要求，也满足了释放应力的需求，提高焊接效率，节省大量人力、物力。目前已经将倒圆角错开应力点作为企业标准执行。
10.加强焊接机器人各类控制电路板的维修
修复开元焊接机器人电源模块控制板、克鲁斯连杆机器人P C I F主板、克鲁斯焊接机器人伺服器控制板。同时，对于自行无法维修的编码器、伺服驱动器、送丝控制板、示教器等9块电路板寻求社会资源进行维修。自主创新改造焊接机器人送丝机、焊机水泵、焊枪防碰装置等重要部件。到目前为止，所有焊接机器人的维修几乎全部实现了自主维修。全面提高自主维修率，也有效提升了焊接机器人的维修技能，从根本上节约了维修时间和维修成本。
三、应用效果
通过几年的软件优化与开发、工装辅具试制、焊接工艺参数试验验证、产品设计图纸与工艺优化等创新，实现了机器人焊接方法的创新技术应用，保证了液压支架结构件制造的安全、高效、高质量。
该成果使用前机器人每月可完成分厂产量约20%，使用后机器人每月可完成分厂产量约40%。
2019年自动化焊接工作站完成任务超过40%，吨位相对提高1万吨，按每吨产值为2512元，共计约创造2500多万产值。
目前，结构件关于筋板倒角已经标准化，解决三向应力集中问题;示教编程现已模块化，简单化，极大提高了编程效率，降低操作要求;焊接参数优化后现已经全面实施，应用在各批量产品中;通过设备的自主维修，并充分运用社会资源，将进口设备备件维修率提高到80%，避免了备件采购周期长、价格高现象。
近年来，圆满完成了出口产品、高端产品等高端液压支架的焊接任务。
