陳清

（兗礦東華重工有限公司煤機(jī)裝備制造分公司，山東 鄒城 273500）

液壓支架是一種利用液體壓力產(chǎn)生支撐力并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移設(shè)進(jìn)行頂板支護(hù)和管理的一種液壓動(dòng)力裝置，是綜合機(jī)械化采煤不可缺少的配套設(shè)備，也是下一步智能化綜采發(fā)展的必然趨勢(shì)。在液壓支架ZY21000、ZF17000 的實(shí)際的制造過(guò)程中，隨著結(jié)構(gòu)件在材質(zhì)方面的不斷提高，要求對(duì)800MPa、900MPa級(jí)高強(qiáng)鋼板的焊接性能進(jìn)一步的提高，焊接作為基礎(chǔ)制造工藝的一環(huán)，是一種精確、可靠、低成本、高科技的材料連接方法。焊接機(jī)器人的應(yīng)用提高焊接生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)能力，提高質(zhì)量的穩(wěn)定性和降低成本。液壓支架結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)選用的板材以中厚鋼板為主，板材自身總質(zhì)量一般為10 ～50t/架，消耗焊絲量約占部件總自身質(zhì)量的4%～5%，焊接工作量極大，為提高工作效率，改善電焊工工作環(huán)境，保證焊接質(zhì)量，應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人焊接系統(tǒng)是必然的選擇。工業(yè)機(jī)器人的使用實(shí)現(xiàn)了焊接的自動(dòng)化，解放勞動(dòng)力，降低對(duì)工人操作技術(shù)難度的要求，提高生產(chǎn)效率。在液壓支架的實(shí)際制造過(guò)程中使用機(jī)器人焊接系統(tǒng)進(jìn)行焊接工件時(shí)，易損件損耗過(guò)快，更換頻繁，焊接過(guò)程系統(tǒng)報(bào)警多且人工處理時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)成本及生產(chǎn)效率有一定的影響。這就需要技術(shù)人員對(duì)工業(yè)焊接機(jī)器人的焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化。這種情況迫切地需要我們對(duì)機(jī)器人焊接過(guò)程進(jìn)行分析和優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，降低返修率，以滿足現(xiàn)階段液壓支架的生產(chǎn)需要。

1 原因分析及優(yōu)化處理

工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際的焊接過(guò)程中出現(xiàn)頻率較多的報(bào)警主要集中在焊接區(qū)間內(nèi)電弧發(fā)生異常和噴嘴接觸工件等。焊接區(qū)間內(nèi)電弧發(fā)生異常的現(xiàn)象主要表現(xiàn)為焊接過(guò)程中突然斷弧、不能引弧等。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)的過(guò)程，分析發(fā)生上述現(xiàn)象的原因有焊接槍頭黏附飛濺、焊道上雜質(zhì)、藥皮較厚、電弧回?zé)?、送絲不良和焊接燒穿等；工業(yè)機(jī)器人在焊接過(guò)程出現(xiàn)噴嘴接觸工件導(dǎo)致噴嘴接觸傳感器動(dòng)作，分析造成噴嘴接觸工件的原因有飛濺堵塞了噴嘴、工件偏移、裝夾位置不良、工件加工尺寸誤差大、組對(duì)尺寸誤差大等。隨著報(bào)警次數(shù)的增加，損壞導(dǎo)電嘴也會(huì)越來(lái)越多，而人工處理每次報(bào)警，增加了工人的勞動(dòng)時(shí)間，液壓支架的生產(chǎn)周期也會(huì)相應(yīng)延長(zhǎng)，有時(shí)甚至?xí)蛱幚頃r(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致工件溫度不滿足工藝的要求，還需要再次進(jìn)行熱處理，進(jìn)而導(dǎo)致工件的質(zhì)量降低。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)焊接實(shí)際，需要對(duì)造成上述現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析，查閱相關(guān)資料，組織技術(shù)人員制定相應(yīng)的技術(shù)措施，優(yōu)化工業(yè)機(jī)器人焊接工藝，提高焊接質(zhì)量。

1.1 焊接區(qū)間電弧異常報(bào)警

1.1.1 氣動(dòng)除渣槍的制作

為了做好工業(yè)機(jī)器人焊接后產(chǎn)生的焊接藥皮的清理，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過(guò)程，徹底清除焊渣，利用工作場(chǎng)所的風(fēng)源制作了氣動(dòng)除渣槍，主要由平頭除銹鋼針、保護(hù)套、近期開(kāi)關(guān)壓板、快速接頭等。充分考慮作業(yè)過(guò)程中有可能對(duì)人體造成的傷害，加裝保護(hù)套做好對(duì)作業(yè)人員的安全防護(hù)，保證清除焊渣的同時(shí)，保證現(xiàn)場(chǎng)清理的安全。圖1 為氣動(dòng)清渣槍。

圖1 氣動(dòng)清渣槍

1.1.2 焊接五步檢查排除方法

工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際的焊接過(guò)程中頻繁出現(xiàn)的“焊接區(qū)間內(nèi)電弧發(fā)生異?！眻?bào)警情況，按照現(xiàn)場(chǎng)焊接需要，為了消除“焊接區(qū)間內(nèi)電弧發(fā)生異?！眻?bào)警問(wèn)題，結(jié)合焊接現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，制作完成了簡(jiǎn)單易用的焊接藥皮專用清除工具氣動(dòng)清渣槍的同時(shí)，還需在焊接過(guò)程中制定焊接時(shí)的五步檢查排除方法，具體焊接時(shí)無(wú)不檢查排除步驟如下：（1）在斷弧點(diǎn)設(shè)置原點(diǎn)坐標(biāo)，將焊槍動(dòng)作到能夠便于觀察的位置，不僅安全而且方便清理的地方；（2）及時(shí)檢查噴嘴及導(dǎo)電嘴的狀況，必要時(shí)立即更換噴嘴或?qū)щ娮?；?）焊絲的送絲操作，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員加強(qiáng)觀察，發(fā)現(xiàn)黏連的焊絲時(shí)，及時(shí)將黏連的焊絲手動(dòng)清剪，并保持清剪后的焊絲干伸長(zhǎng)度22mm，保證焊絲位置要在噴嘴中心點(diǎn)上，并且要與噴嘴截面垂直；（4）現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員要站在安全位置，用自制工具清理焊道表面雜質(zhì)藥皮，避免出現(xiàn)人身傷害；（5）要求在程序中進(jìn)行原點(diǎn)登錄，確認(rèn)后啟動(dòng)再生。

1.2 噴嘴接觸工件報(bào)警

針對(duì)工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際的焊接過(guò)程中頻繁出現(xiàn)的“噴嘴接觸工件”報(bào)警情況，為了消除“噴嘴接觸工件”報(bào)警問(wèn)題，針對(duì)焊接機(jī)器人在焊接過(guò)程中出現(xiàn)的“噴嘴接觸工件”報(bào)警問(wèn)題，制定了相應(yīng)的排除方法，主要從三個(gè)方面依次排查：（1）組對(duì)工件時(shí)保證筋板和主筋及底板間的垂直度，組對(duì)工件蓋板時(shí)保證蓋板下臥主筋板尺寸；（2）為了控制焊接前后出現(xiàn)的變形量，需要加支撐和調(diào)整間隙值，要求嚴(yán)格按照工藝進(jìn)行加墊；（3）在組對(duì)裝夾時(shí)，要保證組對(duì)平臺(tái)上無(wú)異物，工件依據(jù)定位質(zhì)子擺放，裝夾錐筒及螺母時(shí)對(duì)稱緊固，確保緊固均勻。（4）焊接時(shí)，要實(shí)時(shí)調(diào)整焊接的參數(shù)，微調(diào)焊槍偏移量，在不改變左右傾角和前后進(jìn)角的情況下，滿足批量生產(chǎn)的需要，并且能夠避免焊槍向根部扎，防止出現(xiàn)導(dǎo)電嘴的燒毀。要求現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員做到工件預(yù)處理、拼裝預(yù)檢驗(yàn)、焊接常觀察。在焊接過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的管理，充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性和工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行力。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

經(jīng)過(guò)對(duì)工業(yè)機(jī)器人焊接過(guò)程存在問(wèn)題的分析處理，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，進(jìn)一步對(duì)機(jī)器人焊接過(guò)程的優(yōu)化，制作拆裝用扳手提高拆裝效率；制作焊接藥皮專用清除工具氣動(dòng)清渣槍代替用手清除，消除了清除焊渣的人工用手清除的不安全因素，通過(guò)改善工作條件，規(guī)范排除問(wèn)題的步驟，操作人員能夠熟練掌握排除報(bào)警問(wèn)題的方法，掌握各個(gè)控制的節(jié)點(diǎn)，降低了生產(chǎn)周期，并且降低了部分易損件的過(guò)度消耗，在提高焊接質(zhì)量的同時(shí)，滿足了現(xiàn)階段安全生產(chǎn)的需要。機(jī)器人焊接過(guò)程優(yōu)化方案的實(shí)施，使液壓支架用機(jī)器人焊接系統(tǒng)更加完善，更加貼合現(xiàn)場(chǎng)焊接實(shí)際，使得工業(yè)焊接機(jī)器人能夠在焊接過(guò)程中發(fā)揮應(yīng)有的作用，使現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)達(dá)到資源和人力的最優(yōu)配置，降低了工件返修率，提高了部件質(zhì)量，保證了液壓支架整架的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)一步提高了公司在液壓支架制造市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，在行業(yè)內(nèi)具有較高的推廣價(jià)值。