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刘辉;孙鹏程;杨小坡
【摘 要】焊接机器人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,即焊段、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有益参考. 【期刊名称】《电焊机》
【年(卷),期】2019(049)001
【总页数】缀花草坪5页(P25-29)
【关键词】焊接机器人;送丝系统;故障及解决方案
【作 者】刘辉;孙鹏程;杨小坡
【作者单位】微绿球藻徐工集团工程机械股份有限公司铲运机械事业部,江苏徐州221000;徐工集团工程机械股份有限公司铲运机械事业部,江苏徐州221000;徐工集团工程机械股份有限公司铲运机械事业部,江苏徐州221000
【正文语种】中 文
【中图分类】TG431
0 前言
工程机械行业历经两个多世纪的持续发展，传统制造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工程机械行业。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颈过热，其形成最主要的原因是缆通水电缆断裂；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。
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1 送丝系统故障的表现形式
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，机器人焊接一般选择φ0.8～φ1.6mm的焊丝，因此绝大多数机器人的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
电流变化及焊所在位置，进而修正机器人的实际轨迹，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，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。经笔者实际生产统计，送丝系统故障约占机器人总故障率的70%以上，送丝不畅的附带产物为导电嘴报废及焊接缺陷。
2 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、缆段和焊段（见图1），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。
图1 送丝系统故障部位的划分
2.1 送丝系统故障位于焊段
厨师帽拆下焊，按住点动送丝键，检查焊丝从缆出来的力度，如果送丝平稳、有力，则表明缆、送丝机和外部送丝系统没有故障，焊存在故障，反之焊以上系统存在故障。
2.2 送丝系统故障位于缆段
待焊段送丝故障排除后，拆掉缆，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，缆存在故障。反之表明送丝机及以上系统存在故障。
2.3 送丝系统故障位于送丝机段或外部送丝管段
当焊、缆段故障排除后，拆下缆、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 送丝系统故障位于焊丝段
如果外部送丝系统、送丝机、缆、焊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 送丝系统故障的修复
3.1 送丝系统故障位于焊段的修复
当送丝系统故障部位位于焊段时，造成送丝不畅的主要原因为导电嘴磨损或颈送丝软管堵塞。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。颈导丝管应定期清理更换，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。如果焊发生严重碰撞，且校正焊后颈送丝软管无法轻松更换时，应考虑更换焊。排查焊段送丝故障时，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 送丝系统故障位于缆段的修复
当送丝系统故障位于缆段时，造成送丝不畅的主要因素为送丝软管长度、清洁度及缆弯曲角度。软管过长时会在缆内部产生弯曲，过短时会在缆内窜动。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。推荐焊丝直径与软管内径匹配如表1所示[1]。
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