机械手焊接技术在液压挖掘机上车架中的应用

　　摘要：文章阐述了应用焊接机器人焊接技术在工程机械液压挖掘机上车架上的运用，
以降低工人操作的劳动强度。通过试验证明，在满足相关条件的基础上，

 20 吨以上的机型

可推行机器人焊接，焊后集中专人修补和
　　打磨，这样能节省焊接翻转机的投入。
　　关键词：机械手焊接技术；焊接机器人；液压挖掘机；上车架

　　目前国内工程机械厂家还没有推行机械手焊接液压挖掘机上车架。验证机器人焊接工程
机械液压挖掘机上车架的可行性，要求焊前上车架是分三部分组成，即左、右部分跟主体连
接的焊缝。
　　

1　设备介绍及试验目标

　　（

1）采用厦门思尔特机器人主平台焊接系统。它由 ABB 机器人 IRB 1600+IRC5、三轴

龙门架（

X、Y、Z 行程为 5.2×1.7×1.5m）、单轴头尾架机器人变位机（承重：5T）及福尼斯

TPS5000 焊接系统组成，总轴数 10 轴。
　　机器人本体

IRB 1600/1.45m 采用倒挂安装方式，机器人活动范围如图 1 所示：

　　
　　图

1 机器人活动范围

　　原点位置时底座距离地面高度是

3m。

　　单轴变位机回转中心距地面高度

1200mm，即回转半径为 1.2m。

　　（

2）本次试验 23 吨挖掘机的上车架，其左右宽度 2700mm 大于主体机器人变位器

（主体变位器回转半径为

1200mm）。

　　

2　试验方法及焊接目的

　　（

1）装夹定位。以原有的装夹 23 吨系列主体的定位为基准装夹上车架，由于上车架左

右横梁的干涉，压块的装夹位置改变。相对于手工焊岗位所使用的变位机，此处上车架的法
兰盘处镂空，不能装夹定位。
　　手工焊接装夹只夹中间法兰盘，如图

2。本次机器人验证焊接位置为右 1-右 7 和左 1-左

7 及与主体底板连接部分左 8-左 9，如图 2 所示：
　　图

2 法兰盘焊接部位示意图

　　（

2）焊接角度和顺序。为了达到理想的焊接效果，左右横梁跟主体底板连接的角焊缝

（左

8-左 9）采取平焊，对于跟变位机回转轴平行的角焊缝可采取变位机左右回转 45°施焊，

对于竖直的角焊缝，则应采取变位机左右翻转

90°后实施平焊。为了减少焊接变形，应先焊

完同侧焊缝再焊另一侧，此次试验先左后右。
　　（

3）焊缝尺寸及焊接参数。按工艺要求跟主体连接的横梁的角焊缝尺寸是 8×8，最大

焊缝

10×10 的角焊缝在配重安装板（右 5 和左 5）处。工艺要求的焊接电流为 180～250A，

此次试验除去薄板件的焊接，采用的焊接参考电流为

240A。

　　

3　试验过程及数据

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1）回转测试。查看原有装夹主体的工装在装夹上车架时是否可靠，同时查看机器人

变位机在装上上车架后能否左右翻转

90°进行施焊。23 吨上车架的回转半径较大，左横梁组

件比右横梁组件要长，按原装夹主体的方式定位，上车架左右纵梁相对于回转中心不对称。
试验中，左侧向上翻转最大角度为

76.3°，右侧向上翻转最大角度为 60°，因回转半径大于

主体变位器高度不能达到

90°。

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2）平焊测试。横梁跟主体底板连接的角焊缝采用平焊，只焊一道。焊接左横梁二组件

跟主体底板角焊缝的效果成型好，焊缝表面平滑（焊接电流

240A，速度 4.5mm/s，摆幅