山东伯朗特智能装备公司是一家专注于工业机器人和机械手的研发,生产制造与销售,主营产品有:焊接机器人,注塑机机械手,喷涂机器人,码垛机器人,机床上下料机器人等。

  
焊接机器人厂家送丝系统故障约占机器人总故障率的70%以上,是造成咬边、夹渣、偏焊、大颗粒飞溅及焊穿等焊接缺陷的主要原因,严重制约着企业的生产效率及成本。将送丝系统故障发生部位总结为4段1丝,即焊枪段、枪缆段、送丝机段、外部送丝管段及焊丝段。通过排除法精确定位送丝系统故障的发生位置,从耗材磨损情况、配件老化情况及辅料的质量状态出发,逐段分析送丝系统故障的产生原因并提出相应解决方案,为焊接机器人的高效应用提供帮助和支持。

  当前传统制造业技术门槛已经大大降低,生产自动化、产品轻量化、使用节能化已逐渐成为未来竞争的焦点。焊接机器人因其工作效率高、焊接质量好、焊缝成形美观,并可大幅减少焊接粉尘和弧光对人体的损害,开始越来越多地应用于各行各业。与传统手工焊接相比,焊接机器人同样有其弊端。设备维护技术要求高、耗材及配件价格昂贵、狭窄空间无法焊接,制约着产品的成本及效率。工件拼点精度、工装定位精度及机器人重复定位精度(尤其是工具坐标及基座标精度)三要素是机器人自动焊接的前提,若出现故障,必将严重制约机器人焊接质量的稳定性。此外焊接机器人的故障主要表现 在水循环、送气和送丝三大生产基本系统。其中水循环故障的主要表现形式为焊枪枪颈过热,其形成最主要的原因是枪缆通水电缆断裂;送气系统 故障的主要表现形式为焊接气孔,最主要原因为分流器损坏、喷嘴失圆或飞溅堵塞喷嘴。相比于水循环和送气系统,送丝系统故障的表现形式及形成原因复杂得多。

  1、焊接机器人送丝系统故障的表现形式

  焊接机器人送丝系统故障是造成焊缝咬边、夹渣、 偏焊、大颗粒飞溅及焊穿等焊接焊缺陷的主要原 因。送丝方式与机器人焊接电源的配合主要分为等速送丝 及弧压控制送丝两种。在焊丝直径大于3mm的粗丝情况下,弧长的改变仅靠电弧自身调节作用难以恢复弧长,才会采用弧压反馈送丝代替等速送丝,同时配以陡降特性电源。为提高焊接效率,焊接机器人厂家一般选择φ0.8~φ1.6mm的焊丝,因此绝大多数焊接机器人送丝方式为等速送丝。等速送丝的优点在于可以实现弧长的自动调节,而弧长自调节功能正是电弧追踪技术的关键。在焊接厚板或角焊缝时,焊枪横向摆动。干伸长的不同导致实际焊接电流与设定电流不同,干伸长越短,实际电流就越大,干伸长越长,实际电流就越小。利用该原理相应的软件实时处理电流变化及焊枪所在位置,进而修正焊接机器人的实际轨迹,保证轨迹中心线始终在坡口中间,同时保证焊枪与焊缝在高度方向上的一致。当出现送丝不畅故障时,单位时间的送丝速度下降,焊接电流减小,焊接电压急剧增加,焊接飞溅增大,形成焊接夹渣。如果大颗粒飞溅附着在导电嘴端部便会造成导电嘴报废。如果使用电弧追踪功能时出现送丝不畅故障,焊接机器人会将捕捉到的焊接电流减小信号误判为焊接干伸长过长,因此会自动压枪降低焊接干伸长,从而导致焊接线能量过大焊穿板材,甚至出现导电嘴或喷嘴熔入焊接熔池并造成焊枪击穿 漏水。送丝不畅现象直接影响焊接弧长的变化,弧长越长,焊接电压越大,熔宽越宽,越容易出现咬边及焊道宽窄偏差的焊接缺陷。同时焊接弧长的非线性变化导致电弧追踪采集的距离数据紊乱,从而导致焊接偏焊。经公司实际生产统计,送丝系统故障约占焊接机器人总故障率的70%以上,送丝不畅的附带产物为导电嘴报废及焊接缺陷。

  2、焊接机器人送丝系统故障部位的判断

  根据送丝线路的走向可将送丝系统故障部位分为“4段1丝”,4段分别为外部送丝管段、送丝机段、枪缆段和焊枪段,1丝为焊丝质量。可通过排除法进行送丝系统故障部位的排查。

  2.1、焊接机器人送丝系统故障位于焊枪段

  拆下焊枪,按住点动送丝键,检查焊丝从枪缆出来的力度,如果送丝平稳、有力,则表明枪缆、送丝机和外部送丝系统没有故障,焊枪存在故障,反之焊枪以上系统存在故障。

  2.2、焊接机器人送丝系统故障位于枪缆段

  待焊枪段送丝故障排除后,拆掉枪缆,按住点动送丝,检测焊丝从送丝机出来的力度。如果送丝平稳、有力,则表明送丝机和外部送丝系统没有故障,枪缆存在故障,反之表明送丝机及以上系统存在故障。

  2.3、焊接机器人送丝系统故障位于送丝机段或外部送丝管段

  当焊枪、枪缆段故障排除后,拆下枪缆、打开送丝压轮并用手拽动焊丝。如果焊丝在拽动过程中平稳、轻松,则表明外部送丝系统没有故障,送丝机存在故障,反之表明外部送丝管或焊丝段存在故障。

  2.4、焊接机器人送丝系统故障位于焊丝段

  如果外部送丝系统、送丝机、枪缆、焊枪段排查均无误后仍存在送丝不畅现象,则怀疑为焊丝质量问题。焊丝质量问题最常见的表现形式为:送丝软管内焊粉较多、焊丝翘距过大、乱丝、镀层不均匀及焊接飞溅大等。

  3、焊接机器人送丝系统故障的修复

  3.1、焊接机器人送丝系统故障位于焊枪段的修复

  当送丝系统故障部位位于焊枪段时,造成送丝不畅的主要原因为导电嘴磨损或枪颈送丝软管堵塞。导电嘴是焊接最常用耗材,在高温及机器人高频摆动的共同作用下很容易磨损出沟槽,进而显著增大送丝阻力。此外导电嘴磨损很容易造成电弧偏吹、大颗粒飞溅粘连至导电嘴端部引起送丝不畅、严重时会导致电嘴报废。枪颈导丝管应定期清理更换,枪颈导丝管两端用砂轮机打磨光滑,避免焊丝送出过程中划伤。如果焊枪发生严重碰撞,且校正焊枪后枪颈送丝软管无法轻松更换时,应考虑更换焊枪。排查焊枪段送丝故障时,一定要检查喷嘴是否堵塞失圆、导电嘴底座送气孔是否堵塞、绝缘环是否老化,因为这些因素会影响到焊接飞溅的大小。

  3.2 焊接机器人送丝系统故障位于枪缆段的修复

  当焊接机器人送丝系统故障位于枪缆段时,造成送丝不畅 的主要因素为送丝软管长度、清洁度及枪缆弯曲角度。软管过长时会在枪缆内部产生弯曲,过短时会在枪缆内窜动。软管内径与焊丝直径应匹配。软管

  直径过小,焊丝与软管内壁接触面增大,送丝阻力增大,此时如果管内存在杂质,常常会造成焊丝在软管内卡死;软管内径过大,焊丝在软管内会呈波浪形推进,在推拉送丝过程中将增大送丝阻力。

  枪缆的弯曲角度也是制约送丝系统阻力的关键,其多由编程人员编程时确定,因此编程人员在 示教时除了要考虑焊接角度外还应考虑枪缆的折弯角度。当顺时针焊接圆弧时,枪缆会缠绕在防碰撞上,折弯半径过小,机器人送丝阻力增大;但如果在焊接圆弧前编程人员通过示教编程将枪缆绕至机器人手臂5轴上方,然后逆时针焊接,可有效避免枪缆折弯角度过小的焊接。

  平衡吊的起吊位置也是影响枪缆送丝稳定性的重要因素之一。如果平衡吊的起吊位置发生窜动,枪缆的弯曲角度及其随焊接机器人移动时的姿态轨迹也会发生转变,进而导致送丝不畅。严重时会出现枪缆缠绕在伺服电机上,甚至会损坏送丝机的欧式中央接口及枪缆。因此平衡吊的起吊位置应作相应标记,以便为后续维修或更换枪缆提供位置参考。

  3.3、焊接机器人送丝系统故障位于送丝机段的修复

  当送丝系统故障位于送丝机段时,造成送丝不畅的主要原因为送丝导向管磨损、送丝轮(送丝压轮)磨损、加压杆压力不匹配等。送丝机结构、送丝导向管、中心导向管和送丝套管接头应保持同心。由于使用过程中的操作不当,送丝机的面板很容易发生变形,此时送丝导向管与中心

  导向管会产生一定的偏心,偏心距越大焊丝与送丝导向管的磨损越严重,焊丝送丝阻力越大。送丝滚轮一般由45#钢、高碳工具钢或合金钢制成,经表面热处理后达到洛氏硬度HRC45~50。滚轮一般都开有送丝的凹槽,对于材质较硬的焊丝,送丝轮开有张角约为40°的“V”形槽,较之无槽的平面滚轮送丝力提高了 10-30%,并可保证焊丝在滚轮中的 固定位置和送丝方向。输送直径大于2mm 的软质焊 丝,可采用“U”形槽。不宜采用表面刻有滚花的送丝 轮,因为送丝轮经热处理后,其硬度很高,焊丝通过有刻花的送丝轮后,焊丝表面受到损害而呈锯齿状,

  不但增加了焊丝在软管中行进的阻力,造成送丝不稳定,而且还会加速导电嘴的磨损。

  目前市场绝大多数送丝轮具有两种规格的送丝槽,操作者在保养设备时很容易装反送丝轮,当送丝槽的规格与焊丝尺寸不匹配时会造成送丝动 力不足或焊丝划伤。加压杆压力的调整以焊丝送出平稳有力且不出现划伤为宜,在压紧压力杆前应确保焊丝位于送丝轮沟槽中间,避免焊丝挤压变形。送丝机通过送丝齿轮的啮合输送焊丝,在焊接中厚板过程中,平均送丝速度可达12m/min。随着送丝齿轮的磨损,中心孔轴的配合间隙增大,严重时会出现送丝速度不稳的现象,进而造成焊接弧长的变化。 如果此时使用电弧追踪功能,焊接机器人在进行计算与修正的过程中会将弧长变化误认为位置偏移,从而出现偏焊、咬边等焊接缺陷。需要指出的是,送丝机中的送丝马达及编码器也属于易损配件,如果出现送丝不稳故障时也应予以考虑。

  3.4、焊接机器人送丝系统故障位于外部送丝管段的修复

  当送丝系统故障位于外部送丝管段时,造成送丝不畅的主要原因为外部送丝管折弯半径过小、内壁磨损或杂质积聚。目前焊接机器人外部送丝管多布置在坦克链内,在坦克链拐角及送丝机端部常存在折弯半径较小的硬弯,且不易更换。通过对外部送丝线路的重新规划,避免其从坦克 链内穿出,增大折弯半径,成功将送丝马达电流值由1.2A降至 0.6~0.7A。

  3.5、焊接机器人送丝系统故障位于焊丝段的修复

  焊丝的选用及其使用性能均有相应国家标准要求,焊丝的化学成分及熔敷金属力学性能稳定性的控制不再是行业的技术瓶颈。焊丝直径、圆度、 翘距、松弛直径、镀层均匀性、层绕才是影响焊接机器人自动化焊接的关键。由于焊接机器人的送丝距离较长,焊丝表面质量会严重影响设备的送丝性能。哈尔滨工业大学孙强等人提出,焊丝的送丝性能与焊丝表面平坦面所占比例密切相关。LD/LT及平坦面宽度偏离率KY描述焊丝表面状态,结合送丝性能与表面状态的关系,提出评价焊丝送丝性能的判 据:焊丝表面平坦面所占比例 LD/LT处在合理范围0.5~0.8,且KY小于30%时送丝性能优良,大于40%时送丝性能很差。当焊丝翘距大于25 mm或松弛直径小于380mm时,表明焊丝残余应力较大,焊丝送出过程中会加重耗材磨损,一旦耗材磨 损出沟槽,焊丝的送丝阻力急剧增大。焊丝翘距小于25mm、松弛直径大于380mm,是国家标准对焊丝表面质量的基本要求。根据公司的使用经验,如果焊接机器人的送丝距离超过10 m,桶装焊丝的翘 距应小于等于10 mm、松弛直径应大于600mm才能保证焊接机器人连续稳定的送丝;若层绕工艺控制不佳,焊丝在送丝过程中很容易出现乱丝现象。焊丝对层绕有明确要求,当桶内层绕的焊丝有3根以上脱离绕层内径,且距离大于20mm,则表明焊丝质量不合格。此外对于焊接机器人用焊丝,焊丝 的镀层应尽量选择干涂工艺,因为湿涂工艺形成的焊粉很容易成泥状物堵塞在送丝软管内,且无法用压缩空气清理。

  总结陈述:焊接机器人送丝系统是机器人焊接生产的动脉,关乎产品的焊接质量和效率。技术人员除了应具备分析及维修技巧外,还要做好设备的维护保养工作。日常保养过程中除了要清理送丝系统外,还应认真排查易损易耗件的磨损情况,及时修复设备的亚健康状态。只有保障设备的连续高效运转,才能提高产品质量、降低生产成本。

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