焊接机器人在栏杆智能化制造中的应用

李强雄

（安徽马钢工程技术集团有限公司，安徽 马鞍山 243000）

目前，钢结构栏杆制作一般采用人工下料、组装、焊接，智能化应用不多。这种制造的弊端是：1） 纯手工操作，效率低；2） 栏杆焊接钢管的相贯线通过手工火焰切割，割口粗糙，导致栏杆之间的装配间隙过大且不均匀，以致焊接质量不合格，外观成形不美观；3） 手工焊接导致栏杆相贯线无法焊透，焊缝强度不合格，存在事故隐患。随着智能机器人的发展，栏杆智能化制造变得可行。

1 装置概况

智能化栏杆制造装置以弧焊机器人、焊机电源、机器人焊接工装组成，栏杆制作以6 米为主，栏杆高度1050mm，栏杆间距1000mm，钢管规格φ42.25mm、φ33.5mm，主要由下料、钢管相贯线加工、组装、焊接机器人编程、焊接机器人调试、焊接6 部分过程。

1.1 栏杆下料

根据设计图纸和相贯线加工的特性计算好栏杆横杆和立杆的下料长度：栏杆立杆φ42.25mm，长度1017mm，允许偏差-1mm；栏杆横杆①φ33.5mm，长度966mm，允许偏差-1mm；栏杆横杆②φ33.5mm，长度485mm，允许偏差-1mm；栏杆横杆③φ42.25mm，长度6000mm，允许偏差-1mm；下料过程中保证下料尺寸，确保精度要求，无毛刺。

1.2 栏杆钢管相贯线加工

栏杆钢管相贯线成型质量决定了栏杆组装的精度和焊接质量，从而决定栏杆外观和焊接质量，因此必须控制好栏杆钢管相贯线加工的成型质量和精度。栏杆钢管相贯线切口一般采用火焰切割，割口粗糙，切割不圆滑且毛刺多，导致栏杆之间的装配间隙过大且不均匀，影响栏杆相贯线处焊缝质量，以致焊接质量不合格，需多次焊接补足接头处空隙，栏杆外观成型不美观。

为了提高栏杆钢管相贯线切割成形质量采取如下措施：①针对火焰切割钢管相贯线存在质量问题，采用冲孔模具加工钢管相贯线切口；②制作相贯线加工固定支架提高相贯线切口垂直度、和双头相贯线切口的一致性，减小栏杆装配间隙，提高栏杆组装质量，进而提高栏杆焊接质量。

1.3 栏杆组装

栏杆下料和钢管相贯线加工后在机器人焊接工装上组装，控制组装间隙，允许偏差-1mm，组装过程中保证端头横杆对齐，替换组装空隙大的零件，以保证栏杆的整体组装精度。针对组装空隙大的零件，分析原因调整下料尺寸和相贯线加工装置。针对相贯线切口垂直度、和双头相贯线切口的一致性不满足要求的检查下料的尺寸精度和相贯线加工固定装置，防止加工时钢管上下左右摆动影响相贯线切口的垂直度和成型质量。

1.4 焊接机器人编程

栏杆各零件在机器人焊接工装上组装完成后，通过机器人配套的示教器编入加工程序。机器人系统主要包括机器人本体、控制柜、编程示教器三部分。机器人本体上一般有6个轴，6 个轴都是旋转轴。示教器是一个人机交互设备。通过它操作者可以操作机器人运动、完成示教编程、实现对系统的设定、故障诊断等。通过示教器文件操作菜单新建程序文件，打开后到程序界面，编程根据焊缝位置分段编程：通过示教器的按键控制机器臂上的焊枪定位到焊缝位置，插入关节运动，延时指令，引弧指令，定位到下一个焊点，直线运动指令，定位到下一个焊点，直线运动指令，完成一段焊缝后执行收弧指令，延时指令，依次完成各段焊缝焊接。通过对焊缝定位编程实现自动焊接，通过插入I/O 指令控制机器人焊接工装翻转对反面编程。

1.5 焊接机器人调试

程序编写完成后需单步运行一遍检查程序是否正确，焊接点位是否控制到位，针对组装间隙大小优化程序，避免漏焊和焊接不到位现象；针对下料长度精度相贯线加工精度不断优化程序更新点位；针对机器臂有可能与焊接工装相碰，及时调整机器臂角度，更新程序。

1.6 焊接

栏杆组装和编程调试完成后装置整体运行，以弧焊机器人、焊机电源、机器人焊接工装实现栏杆的自动焊接。通过编好的程序，焊接机器人的机器臂自动定位到焊缝位置，实现引弧、焊接、收弧，分段完成栏杆的焊接。焊接过程中及时观察，确保机器人周围无人，发生紧急情况按下急停按钮。

2 与传统手工制作对比

栏杆传统手工制作采用人工下料，栏杆焊接钢管的相贯线通过手工火焰切割，手工焊接。智能化栏杆制造装置以相贯线加工装置提高栏杆钢管相贯线成型质量，组装空隙小，手工火焰切割易造成钢管组装空隙大，不利于焊接。智能化栏杆制造装置以弧焊机器人定位焊缝，焊接实现编程控制，可实现批量化制造，自动焊接，与手工焊相比焊缝质量高，成形美观。

3 结语

可以看出，智能化栏杆制造装置相较传统手工制造，有利于提高焊缝质量和外观，是钢结构智能化制造的一小步。