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焊接机器人在山推推土机 结构件上的应用 山推工程机械股份有限公司 孟国强 摘要：本文通过对焊接机器人在山 推应用的介绍，阐述了焊接机器人 的功能及对提高生产效率、改善产 品质量的意义。 关键词：焊接机器人 系统 应用 0前言 焊接机器人是在工业机器人的基础上发 展起来的先进焊接设备，是专门从事焊接的 机器人生产单元。山推工程机械股份公司 （以下简称山推）早在1995年就开始把焊 接机器人应用到结构件的生产中。由于机器 人焊接生产单元具有柔性化程度高、焊接质 量稳定、生产效率高等诸多优点，在改善山 推产品质量、提高生产效率、减轻工人劳动 强度等方面具有显著意义。本文将介绍近年 来焊接机器人在山推的生产应用情况。 1概述 焊接机器人是由机 械手、控制柜、变位 机、焊接设备、弧焊软 件等组成的焊接生产单 元。机械手是完成焊接 动作的主体，一般指6 轴机器人本体（图 1），它是由伺服电机 带动手臂上各轴的旋转 实现各种动作。 控制柜配有计算机软件控制系统，它的 作用一是通过伺服放大器来控制机器人本体 上的伺服电机从而实现机械手的协调运动； 二是实现起始点寻位、电弧跟踪等软件功 能。变位机的作用是安装固定工件并对工件 进行精确定位，在焊接过程中能够旋转工件 使焊缝达到理想焊接姿态，并且能和机械手 实现联动，现在常用变位机的形式主要有L 形变位机和头尾架变位机。焊接设备主要有 焊接电源、焊枪、送丝装置、水冷装置、焊 枪清枪剪丝装置。 2焊接机器人应用情况 2.1推土机结构件介绍 在山推应用弧焊机器人生产的主要工件有： 推土机后桥箱、平衡梁、台车方盒；这些工件的 焊缝形式既有长达4M 的直焊缝（台车方盒）， 也有短小密集空间位置复杂 的焊缝（后桥箱见图2 ）； 大多数钢板厚度在10mm- 30mm之间，属于中厚板的 焊接；焊接方法是熔化极二 氧化碳气体保护焊。 2.2 焊接机器人系统组成形式 目前山推应用的弧焊机器人系统的组成形式 主要有三种：一种是单工位、机器人龙门架式移 动、L臂型变位机、11轴联动，它主要应用于推土 机后桥箱的焊接；另一种是单工位、机器人移动 滑板、头尾架式 变位机、8轴联 动，主要应用于 平衡梁的焊接 （图3 ）； 第三种是前一种的升级，它是双工位，主要 应用在台车方盒焊接中（图4 ）。 2.3 焊接机器人柔性化生产 在生产中，通过改变焊接机器人的程序就 可以生产不同型号的产品，不必再重新购买新 的焊接设备也可以实现批量产品的焊接自动 化，充分体现了焊接机器人柔性化生产的优 势。实现柔性化生产要求变位机夹具的通用性 和焊接程序的完备，更改产品时只需要更换夹 具和调出相应程序，焊接机器人就能自动完成 工件的焊接生产。有缩短产品改型换代的周期, 减小相应的设备投资的优点。 2.4 焊接机器人系统焊接功能 山推应用机器人焊接的工件一般都是由中 厚钢板拼接的结构件，工件在组对时难免会存 在误差，焊缝的位置和宽窄一致性不高；并且 在焊接过程中，先焊合的焊缝产生的变形会作 用在工件上，使后焊合的焊缝偏离组对时的位 置，为了保证焊接质量，要求机器人能够在焊 接时自动找正焊缝的起始位置和正确的方向， 焊接中厚板的机器人系统都会带有焊接起始点 寻位和焊缝跟踪等焊接功能。 2.4.1 焊缝起始点寻位 目前山推使用的是唐山开元提供的神钢 ARCMAN系列焊接机器人系统，焊缝起始点寻 位方式是接触式传感寻位，它利用加了低电压 的焊丝接触工件表面进行三方向传感（图5 ） 以此方法感知实际工件位置，通过 程序计算得出实际位置和示教时工件表 面位置的偏移量，然后把偏移量加入示 教时的焊接位置，找到正确的焊接位 置，纠正装夹、组对、焊接产生的焊接 位置偏差，达到保证焊接质量的目的。 起始点的位置确定后，焊接方向的 正确性还需要使用电弧跟踪功能保证。 2.4.2 电弧跟踪功能 电弧跟踪是指在焊接过程中，弧焊机器人系统 通过软件对焊接电压电流的变化实时监控，分析计 算出电