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焊接機器人在集箱管接頭焊接制造中的應用
來源:塑膠五金網發布時間:2007-12-16 14:06:08點擊率:
        焊接機器人是在工業機器人基礎上發展起來的先進焊接設備,其主要優點在于其穩定性和能夠提高焊接質量和生產率,改善工人勞動條件等。電站鍋爐制造中集箱是承受高溫高壓的重要部件之一,在集箱殼體全長通常焊有大量密排的接管,有的是長度小于300mm的短管接頭,有的是彎成一定形狀的長管接頭。就目前情況來看,國內集箱長管接頭的焊接大部分仍然停留在焊條電弧焊的水平上,焊接機器人的采用可以消除人為因素對產品質量的影響,保證產品的質量。 
    某公司從日本引進兩臺集箱管接頭焊接機器人設備,通過試驗,調試及試生產,目前已經能夠滿足部分產品的生產需要。本文介紹該焊接機器人的性能特點及在實際生產中的應用。
    1 焊接機器人系統的組成及特點
    該焊接機器人工作站是由日本的MOTOMANSK—16弧焊機器人和YASNAC MRCⅡ控制器及相應的焊接電源、送絲機構、冷卻系統和預熱裝置組成。
    MOTOMANSK—16弧焊機器人機構形態為垂直多關節形,具有6個自由度,重復定位精度為正負0.1 mm,每個軸均采用AC伺服電機驅動,最大抓重為6 kg。
    機器人上配有焊槍及相應的送絲相構、水路、氣路,通過編程器輸入指令,執行焊接程序實現管接頭的焊接。控制器內存容量可以執行2 200步動作。在示教狀態下編程,主程序中可加入焊接程序、臺車移動程序及掐絲、清理噴嘴程序,實現多個管接頭的連續焊接。
    對于管壁較厚的合金鋼集箱,焊接過程中需要對工件進行預熱和后熱。本系統加熱裝置安裝在機器人臺車上,加熱時間以及加熱槍移動距離均可設定在主程序中。焊接時由于是連續焊接,導電嘴電阻熱很高,焊接時產生的熱量較大,所以為避免焊槍過熱,除在系統中采用封閉式的凈化水循環冷卻系統,另外還在程序中加入掐絲程序。這樣,一方面防止腐蝕;另一方面也不會有污物阻塞噴嘴影響送絲及送氣。
    對于不同直徑的集箱,可采用自行設計的高度可調的V形架,保證待焊部位所處的高度相同。
    2 示教軌跡的確定    
    弧焊機器人是嚴格按照操作人員編制的示教程序來完成動作軌跡的。通常可根據管接頭直徑選擇第個圓周5~8個示教點,根據焊縫坡口深度和寬度確定焊道排列方式及焊接層數。示教前首選進行焊槍的定位及基準點的設置,然后通過編程器完成焊接過程的示教編程
    3 焊接參數的設定及控制

    由于管接頭和集箱筒體都是圓形工件,因而在整個圓周上,坡口的深度和寬度是變化的。為保證焊后熔敷金屬均勻填滿坡口,除分區段設置焊接電流、電弧電壓外,還應根據需要對不同位置的焊接速度分別設定。
    另外,焊接過程中根據坡口的形成不同可采用分道焊、擺動焊等工藝。當進行擺動焊時,應選擇相應的擺焊條件文件,通過設置擺焊形態、擺焊速度、擺焊幅度及頻率等參數,來實現擺動焊功能。
    可通過焊接輔助條件文件對引弧、焊接中斷以及熄弧過程進行控制和管理。  
    在焊接之前,通過參考點的設定,使每一次焊接前將用戶坐標系重新設定,焊接程序就可以參考點為中心進行平移。機械手前部的探測器通過探測集箱及管接頭,將其管座的豎直、水平位置偏差記錄下來,在焊接系統中加以補正,由于其重復精度很高,完全可以消除因機械加工及點焊裝配管接頭帶來的誤差。同時由于其再現精度較高,一套焊接程序,只要所焊集箱直徑、管接頭直徑相同,就可以反復應用同一示教程序,不用重復示教,因此可以大大提高生產效率。  
    另外,在工件擺放和焊接加熱過程中不可避免地會出現水平、豎直及撓度方向的偏差,除通過探測器的檢查外,還可以在HOSEI程序中進行設定,實現動態修改,及時將焊接時的偏差加以彌補。
    4 常見缺陷防止措及應用舉例
   (1)常見缺陷防止措施 在機器人焊接中,經常產生的缺陷主要有氣孔、咬邊、層間未融合及焊偏等。
    機器人焊接采用的是Ar+CO2混合氣體保護焊,Ar氣與CO2氣混合比例是4:1。產生氣孔的主要原因是氣體流量過大,或氣路不通暢造成氣流量過小以及氣體含水等。這樣,除在焊接前要仔細檢查氣體干燥器是否通電,調整氣體流量外,焊接過程中也要定時清理噴嘴,防止飛濺阻塞氣路引起氣孔。
    示教位置的不當也可能導致氣孔、焊偏和未熔合等焊接缺陷的產生,這就需要在實踐中不斷摸索,積累經驗,使示教的點更趨近完美。機械手焊接常見的缺陷和防止措施。  
    (2)應用實例 2000年底該公司在撫順鍋爐項目的集箱管接頭制造中首次成功地應用機器人進行管接頭的焊接。該產品集箱規格為直徑426 mmX20 mmX9 000 mm;管接頭規格為直徑89 mmX7 mm,長度為120 mm;管接頭焊接凈間距為200 mm,每根集箱管接頭平均數量90個。整個焊接過程穩定,焊縫成形美觀。
    焊后經對產品試樣進行宏觀檢查,焊接接頭熔合良好。
    5 結 語
    (1)機器人焊接的一致性和穩定性克服了人為因素帶來的不足,使產品質量穩定可靠。
    (2)通過示教軌跡的確定,制定出最佳的示教程序,滿足了焊角尺寸及焊縫填充的要求,通過再現誤差的測量,可以滿足同種規格集箱和管接頭的焊接。大大提高了生產效率。
    (3)通過分析各種缺陷產生的原因,在實踐中加以避免和消除,以獲得高質量的焊縫。
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