陳紅紅 何冬 王廣超 史先良

摘要：IGM機械手作為轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，主要完成構(gòu)架側(cè)橫梁焊接中焊接量最大的長焊縫焊接。本文結(jié)合IGM機械手的組成及設(shè)備基本功能對其實際生產(chǎn)中的運用和生產(chǎn)中常見問題及解決方法做了簡單介紹。

關(guān)鍵詞：IGM機械手 基本功能 常見問題 解決方法

前言

IGM機械手出自奧地利IGM公司，焊接設(shè)備采用奧地利Fronius公司的TPS5000全數(shù)字化控制的逆變焊接電源。IGM機械手由機器人1～6軸、軌道X Y Z R軸、外部E1 E2 E3 E4軸組成。由主控室操控AGV小車利用軌道完成機械手與工作站之間隨行工裝轉(zhuǎn)運工作，再通過機械手與焊接設(shè)備配合完成工件焊接工作，從而形成整個IGM機械手生產(chǎn)線的運行模式。將IGM機械手運用到生產(chǎn)中大大提高了產(chǎn)品焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性以及生產(chǎn)效率。

一、IGM機械手示教器常用功能

HOME：翻至第一行 DEL：刪除程序點

END：翻至最后一行 INS：插入程序點

STEP-：尋找圓弧前一程序點 CORR：更正程序點

STEP+：尋找圓弧后一程序點 ADD：增加程序點

GET STEP：運行至尋找的圓弧點 JOINT：單軸坐標，選中后各軸單獨動

SINLE STEP-：運行至前一程序點 WORLD：世界軸坐標，選中后可實現(xiàn)同類軸聯(lián)動

INLE STEP+：運行至后一程序點 WORK：工件軸坐標，選中后可實現(xiàn)所有軸聯(lián)動

GOTO STEP：運行至指定程序點 TOOL：工具軸坐標

DRIVES：驅(qū)動開關(guān)鍵，帶燈顯示 ESC：退出鍵

PROC1：電弧開關(guān)鍵，帶燈顯示 START：運行程序

STOP：停止

2nd Shift + DROC1：手動送絲 AITFT + T：清除位移塊（電弧跟蹤記憶）

AITFT + CORR：更正焊接速度 AITFT + H：：編程速度與正常運行速度切換

二、IGM機械手常規(guī)問題解決

2.1、斷電

正常情況下會提前接到斷電通知，操作者提前停止機械手工作，給機械手機器人軸歸零，自主關(guān)機。通電后，操作者進行開機，開機后首先按F4選擇與當前機械手位置相匹配的子工作站，然后F8退出當前頁面。按亮DRIVES驅(qū)動開關(guān)鍵，再按F6軸參選擇機器人軸，進行自動校正軸，完成校正F8退出當前頁面，機械手可正常使用。

若程序運行中突然斷電，校正軸前須要手動把機械手臂調(diào)至安全位置，然后再進行自動校正。注意，因機器人6軸可720°轉(zhuǎn)動，須手動轉(zhuǎn)至大概零位位置后再進行自動校正，避免出現(xiàn)6軸零位不準現(xiàn)象。

2.2、校正TCP

TCP（tool center point工具中心），焊接機器人的中心點就是焊槍焊絲的端點。因為TCP的零位精度直接影響焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性，當實際生產(chǎn)中不可避免發(fā)生焊槍噴嘴與夾具工件直接的碰撞等不可預見性因素導致TCP零位偏離時，就需要利用手動進行機器人TCP較零。

首先關(guān)閉水循環(huán)系統(tǒng)，拆除焊槍噴嘴和導電嘴，裝上校零專用的TCP檢測銷。將機器人軸調(diào)至如圖10所示位置，TCP檢測銷尖對準軸柱上的TCP校正點。 JOINT單軸坐標轉(zhuǎn)動機器人6軸，在TCP檢測銷尖偏離TCP校正點最遠的位置停下。用六棱扳手松開TCP校正螺絲的緊固螺絲，再通過調(diào)整校正螺絲改變TCP檢測銷尖與TCP校正點之間的距離，調(diào)整度為偏離值的二分之一（例如：偏離值為4mm，調(diào)整2mm）。然后再用 WORK工件坐標調(diào)整機器人1 2 3軸使TCP檢測銷尖對準TCP校正點。再JOINT單軸坐標轉(zhuǎn)動機器人6軸...反復以上操作，直至單軸坐標轉(zhuǎn)動機器人6軸360°過程中TCP檢測銷尖始終對準軸柱上的TCP校正點。然后擰緊TCP校正螺絲的緊固螺絲，下TCP檢測銷裝好焊槍噴嘴和導電嘴，恢復水循環(huán)，即TCP較零完成。

2.3、焊槍安全已啟動（撞槍）

焊槍安全報警的原因有很多，最常見的是焊接過程中由于出絲不暢、導電嘴堵塞、栽搶等原因使噴嘴或焊槍直接與工件撞上導致的。此時，驅(qū)動關(guān)閉機械手停止運行。需手動把機器人軸推開，使噴嘴或焊槍離開工件方可開啟驅(qū)動。注意，嚴禁推拉機器人軸6，避免造成TCP偏離。

驅(qū)動開啟后，操控機器人軸至合適位置，按SINLE STEP-或STEP- 加GET STEP尋找撞槍位置的前一個程序點。關(guān)閉電弧按下START空走到程序中斷位置，按下停止鍵STOP，觀察位置是否準確。如果有所偏離可用工件坐標WORK調(diào)整機器人軸對焊接位置進行調(diào)整，并CORR更正該臨時點（臨時點的更正不會對原有程序造成影響），然后開啟電弧按下START繼續(xù)焊接。

2.4、焊接設(shè)備未激活

機械手因出現(xiàn)異?；蚱渌蛐枰P(guān)閉焊接設(shè)備后進行異常處理，完成異常處理后再開啟焊接設(shè)備時出現(xiàn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)已連接，驅(qū)動也可開啟，但焊接設(shè)備所有功能未激活無水循環(huán)、無法送絲等現(xiàn)象。焊接設(shè)備面板如圖8所示。

此時可利用控制按鈕盒改變模式，來對焊接設(shè)備進行激活。將控制按鈕盒上的自動模式改為手動模式，確定焊接設(shè)備面板恢復正常電流電壓顯示后，再恢復自動模式，這時焊接設(shè)備激活成功，按DRIVES開啟驅(qū)動機械手可正常運行。

三、焊縫成型不良整改

3.1、焊角不足或超差

尋找到焊角不足或超差的程序點使用翻頁鍵選中示教器界面中的速度欄，用數(shù)字鍵改變速度欄中的速度百分比。然后用AITFT + CORR更正保存該程序點的焊接速度，從而通過調(diào)整焊接速度百分比解決焊角不足或超差的焊縫成型不良問題。

3.2、氣孔、未熔合

當一道焊縫的打底或填充焊完后發(fā)現(xiàn)氣孔未熔合等缺陷時，首先STOP停止程序繼續(xù)運行。等將缺陷徹底清除后，從摘要跳轉(zhuǎn)程序GOTO STEP到該道打底填充尋找開始前。關(guān)閉電弧后，運行程序開始尋找起弧點。尋找結(jié)束后，帶著位移塊按著程序點順序挨個GO到缺陷位置的前一點。一般出現(xiàn)此類問題可能存在程序點不準或程序運行時軸聯(lián)動不暢等問題，所以需再逐步確認缺陷位置前后程序點區(qū)域內(nèi)，所有程序點位置是否準確及兩點或幾點之間軸變化是否過度，并通過工件坐標調(diào)整，調(diào)整后確認無誤CORR更正程序點。更正后GO到缺陷前一點，空走到缺陷清除后需要重新補焊的位置，開弧進行補焊直到補焊結(jié)束。AITFT + T清除位移塊，從摘要尋回中斷程序時的程序點使機械手回到中斷點，清理補焊起弧收弧處，方可繼續(xù)運行程序完成焊接工作。焊接工作結(jié)束后，可得到成型良好無需進行修補的機械手焊縫。

蓋面出現(xiàn)類似缺陷時，也可以用以上方法進行補焊，同時還需要根據(jù)實際情況調(diào)整焊接速度。機械手完成補焊后需將補焊時調(diào)整的焊接速度調(diào)回原來的焊接速度，下機械手后再進行接頭處的處理。

四、異常處理

4.1、樣板焊縫樣板丟失

當工件厚度增加從而同樣焊縫形式需要重復編輯的堆焊或程序點位置不易觀察，該段焊縫又需要覆蓋兩次及以上編輯的焊縫需要花費大量時間完成重復編程工作時，往往會選擇使用IGM機械手自帶的樣板焊縫功能。通過庫程序調(diào)用，準確、快速、靈活的完成以上類型焊縫的編輯，大大減少了編程時間。

實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)在優(yōu)化編程時間的同時，也存在了一個新的問題。當樣板程序運行中出現(xiàn)突發(fā)情況，如突然斷電，意外撤銷程序會導致樣板丟失。那么接下來沒有完成的樣板焊縫將無法施焊，往往只能跳過待下機械手后進行人工補焊。經(jīng)測試驗證，發(fā)現(xiàn)當發(fā)生樣板焊縫丟失樣板后直接把程序跳轉(zhuǎn)至結(jié)束，把工件連同隨行工裝運回工作站，重新上一個進行正常焊接。完成焊接后，再把樣板丟失的工件換回機械手上。激活程序后不按START重新啟動程序，而是直接從摘要中尋到中斷樣板前的樣板調(diào)用位置。利用前一個工件施焊時的樣板記憶完成丟失樣板工件的焊接。只需無弧空走運行到中斷處加弧即可繼續(xù)施焊，雖然工件之間存在些微差異對施焊影響不是很大。

4.2、深焊縫起弧氣孔

遇上因缺陷中斷焊接，清除缺陷后繼續(xù)施焊時出現(xiàn)起弧氣孔現(xiàn)象。跟蹤發(fā)現(xiàn)是由于清除缺陷后焊縫過深，起弧時焊縫內(nèi)空氣無法完全排除，氣體保護不良導致出現(xiàn)氣孔。經(jīng)多次實驗，發(fā)現(xiàn)在起弧焊接前，通過焊接設(shè)備控制面板中的氣體檢測鍵，提前對焊縫進行氣體保護，預送氣后再進行起弧施焊，該法有效解決了因此類原因出現(xiàn)的氣孔問題。

五、結(jié)論

數(shù)據(jù)化控制的IGM機械手操作簡單，控制精度高，而且其機械自動化生產(chǎn)模式也很適合運用于實際生產(chǎn)。它能代替焊工去完成高強度的焊接作業(yè)，同時也可以保證焊接質(zhì)量和提高焊接效率。操作者需要熟練掌握IGM機械手的操作技能，了解IGM機械手在生產(chǎn)中出現(xiàn)的報警及其他問題的原因，并能夠及時準確的發(fā)現(xiàn)問題解決問題。IGM機械手日常維護和保養(yǎng)也必不可少。如送絲機構(gòu)維護、氣體流量監(jiān)測、焊槍安全保護系統(tǒng)是否正常、水循環(huán)系統(tǒng)工作是否正常、測試TCP等。需做到有問題早發(fā)現(xiàn)早處理，確保TGM機械手能夠穩(wěn)定運行。TGM機械手在得到很好養(yǎng)護的同時也能有效的避免焊接質(zhì)量問題的產(chǎn)生。

參考文獻：

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[2] IGM機器人編程手冊.2018-06

[2] 軌道交通設(shè)備與技術(shù).2017-03