如何优化推土机车架自动焊接？采用RGV形式，实现液压夹紧工装

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文|砚钧秋

编辑|砚钧秋

前言

台车架是推土机行走机构的核心部件，承担着推土机履带行走支撑和整机重量的重要作用，其焊接结构是由铸钢件、下料板件通过焊接形式连接而成的。

随着智能制造的升级，推土机台车架随产品由液力传动、机械传动升级为全液压传动 。

台车架结构由八字梁结构转变为箱形支撑结构，整机安装更为简单。

针对台车架焊接，也由人工焊接升级为自动焊接 ，提升了自动焊接能力，焊接质量更为稳定。

关键步骤和流程

推土机台车架作为工程机械的重要部件，其质量和可靠性对整机性能和使用寿命具有重要影响。

为了提高生产效率和保证焊接质量，推土机台车架的自动焊接 工艺已经逐渐应用于生产中。

在进行自动焊接之前，需要进行焊接工艺规划和准备工作，首先，根据台车架的结构和材料特性，确定适合的焊接方法和焊接参数 。

同时，需要准备好所需的焊接设备、焊接材料和焊接电极等。

在开始焊接之前，需要对焊接接头和工件进行准备工作，包括清洁焊接接头表面，去除氧化物和污垢，确保焊接接头的质量，对工件进行正确的定位和固定，以确保焊接位置的精确度和一致性。

在自动焊接系统中，需要根据焊接工艺规划设置合适的焊接参数，包括焊接电流、焊接速度、焊接时间以及电弧稳定性等，通过实验和调试，确定最佳的焊接参数 ，以保证焊接质量和效率。

在设定好焊接参数后，可以开始进行自动焊接过程，自动焊接系统会根据设定的参数和程序进行焊接操作 ，将焊接电极沿着焊缝进行移动，完成焊接作业。

在焊接过程中需要及时监测和调节焊接参数，以保证焊缝的质量和强度。

焊接完成后，需要对焊接接头进行焊后处理和质量检查，包括去除焊接渣、剪除多余的焊接材料，以及对焊缝进行检查和评估 。

可以使用无损检测方法和可视检查等手段，确保焊接接头的质量符合相关标准和规范要求。

焊接设备和工具

（1）自动焊接机器人：自动焊接机器人是自动化焊接过程中重要的设备之一，它通过接口和控制系统与焊接设备连接，实现焊接路径的精确控制和移动，提高焊接的准确性和稳定性。

（2）磁控焊接设备：磁控焊接设备是一种应用于大型工件焊接的专用设备，它利用磁力和电磁感应原理，实现对工件的定位和固定，确保焊接位置的精确度和稳定性。

（3）焊接电源：焊接电源 是提供焊接电流和电压的设备，在推土机台车架自动焊接过程中，常用的焊接电源包括直流电源和交流电源，根据焊接材料和要求选择合适的电源类型和参数设置。

焊枪是焊接中最常用的工具之一，用于传输焊接电流和焊接电弧的形成，焊枪的设计和质量直接影响焊接质量的稳定性和可靠性。

支架和夹具用于固定工件和焊接接头，保持焊接位置的稳定和一致 ，它们的设计和调节能力对于焊接过程中的定位和固定至关重要。

焊接过程中需要时常清洁焊接接头和工件表面，以消除氧化物、污垢和油脂等影响焊接质量的因素，常用的清洁工具有钢刷、砂纸和溶剂等。

在某些焊接过程中，需要使用气体保护来防止氧气和湿气对焊接池的氧化和污染，常用的气体保护装置有惰性气体保护、二氧化碳保护 等。

感应器和传感器用于检测焊接过程中的各项参数，如焊接电流、电压、温度 等，通过及时获取和反馈这些数据，可以实时调整焊接参数，提高焊接质量和控制焊接过程。

推土机台车架结构特点

液力传动、机械传动推土机台车架为八字梁结构 ，主要由斜支撑合件、弹簧箱合件、梯形架合件、耳轴板及挡泥板等组成，其关键尺寸及重量下表示。

全液压传动推土机台车架为箱形支撑结构，主要由托轮架、耳轴板、枢轴箱、弯板箱形合件、平衡梁架及挡泥板等组成。

在现场生产过程中，上述11种机型均是人工焊接 ，根据机型不同，每件台车架焊接工时在145～270min之间，人工劳动强度大，焊接质量不稳定，此外，因台车机型繁多、结构复杂、通用性差，无法采用变位机焊接。

焊接过程需要人工配合行车翻转台车架，安全隐患大、作业效率低，如何保证各机型通用性快速装夹 且实现自动焊接是一大难点，因此设计专用合理且通用的自动焊接装置十分必要。

针对推土机台车架的两种形式即八字梁结构和箱形支撑结构进行实现自动化焊接分析，要实现自动焊接及RGV自动上下料，需满足以下4点要求。

（1）在机器人装夹上要采用统一的液压装夹夹具，确保各机型台车架都能简单可靠地装夹到机器人变位机上，同时RGV小车将台车架运送到机器人上后能自动夹紧。

（2）台车架装夹要考虑中心和重心位置，尽量靠近中心和重心 ，以减小偏载。

（3）RGV小车运送台车架的支撑面要足够大，确保输送过程中工件稳定可靠，不因小车紧急制动而出现掉落、移位等问题。

（4）要保证台车架的机器人可焊率达到75%以上，焊接变位机采用L形 。

根据以上要求，对各机型台车架进行结构分析，在靠近台车架中心和重心位置都有耳轴板，且耳轴板上都有安装孔，可在耳轴板上安装随行工装，将随行工装与台车架连接起来一并由RGV小车运送到焊接机器人工位。

机器人变位机上设置液压工装，其通过定位夹紧 随行工装来完成台车架的整体装夹，从而解决各机型台车架的通用快速装夹，为实现机器人焊接提供保障，只要随行工装强度满足要求即可。

推土机台车架自动焊接方案

4.1生产线自动化焊接工艺流程

结合目前智能制造工艺能力及焊接自动化发展方向，结构件采用焊接生产线 方式实现，提升整体自动焊接水平。

为此，针对推土机台车架实现自动焊接，制定了生产线自动化焊接整体工艺流程及实现方式，并结合推土机台车架结构特点，为实现通用化装夹。

采用随行工装方式，上下料采用RGV形式 ，整体工艺流程为：

随行工装装夹→台车架上料台上料→控制系统选择机型→呼叫RGV→RGV自动取料→RGV自动上料至变位机→变位机自动装夹→机器人焊接工作站自动焊接→RGV自动下料→RGV输送至下料台→吊装至补焊工位。

台车架自动焊接装置由两套台车焊接机器人工作站（单个工作站系统轴数为11轴）、一套上料缓存台、一套下料缓存台、一台RGV小车、导轨输送系统及生产线控制系统等组成。

焊接机器人工作站数量可根据产能情况增加并布置到整个生产线中，进行整体生产节拍的最佳匹配。

4.2台车架通用装夹实现

由于各型台车架结构差异较大，要实现自动焊接，则必须实现通用装夹来满足11种机型台车架的自动焊接，采用液压夹紧工装方式 ，液压夹紧工装包括通用液压工装和各机型适用的随行工装。

通过随行工装连接，将各不同机型转化为同种装夹，解决了11种不同机型通用装夹的难题。

液压夹紧工装采用对头锥孔装夹，液压夹紧采用新型液压马达，在夹紧工装侧面增加接触传感信号和检测开关。

通过变位机与机器人、变位机与RGV小车信号通信，实现自动装夹 ，装夹后机器人自动焊接，焊接完成后RGV小车顶升取件后液压夹紧工装松开装夹，并将工件转运至下个工位。

4.3推土机台车架自动焊接应用

推土机台车架自动焊接生产线的现场应用达到了预期效果，实现了11种不同机型台车架的通用装夹、RGV自动上下料及机器人自动焊接，从台车架上料到下料，整个过程不用人工操作，由RGV小车来实现工件转运。

台车架生产焊接自动化水平得到有效提升，自动焊接生产线的现场应用也直接取代了人工“地摊式”焊接 ，大大降低了人工劳动强度。

台车架由人工焊接实现机器人焊接，在机器人焊接过程中由于焊接变形导致部分焊缝出现因机器人无法正常寻位而焊偏的情况。

根据此情况，现场收集每种机型台车架机器人焊接变形大小和变形规律，根据实际变形量和变形规律 调整优化了焊接程序，保证了机器人正常焊接，也保证了台车架的焊接质量。

推土机台车架实现了自动焊接，通过现场应用，自动焊接取代了人工焊接，大大降低了工人的劳动强度，实现了11种不同机型台车架的通用液压装夹，重复定位精度高。

通过改善避免了机器人焊接寻位偏差，保证了焊缝焊接质量，推土机台车架自动焊接实现了柔性化生产 ，兼容机型多，根据生产情况可在生产线中增加焊接机器人。

结论

通过系统性的实验与分析，设计了一套针对台车架的自动焊接工艺优化方案，该方案结合自动化焊接技术，提高了焊接效率和焊接质量 。

具有良好的实际应用价值，未来的研究可以进一步优化自动焊接工艺，提高推土机台车架的生产效率和质量水平。

参考文献

[1]李德明，杨红刚，董云．推土机台车架焊接分析及全液压变位机的应用[J]．建筑机械化，2014（11）：82-84.

[2]张勇，丁志远，李德明．某全液压推土机台车架组焊工艺及工装设计[J]．金属加工（热加工），2017（12）：81-82.

[3]雷宁宁．一种推土机台车架自动焊接系统：CN202010893200.X[P]．2020-12-15.

MOTEC锂点在RGV调试中的应用

1.RGV简介

RGV（Rail Guided Vehicle）又叫有轨穿梭车，RGV在物流系统应用广泛，其特点是速度快、可靠性高、成本低。作为仓储的周边设备可以十分方便地与其他物流系统实现自动对接，如出/入库站台、各种缓冲站、输送机、升降机和机器人等，按照计划进行物料的输送。另外，它无需人员操作，运行速度快，因而显著降低了仓储成本，提高了劳动生产率，同时穿梭车的应用可使物流系统变得非常简捷。

2.RGV调试中遇到的困难

由于RGV通常在多层货架的轨道中来回快速运动，由于轨道空间狭小且通常高层轨道会在很高的货架上，通常没有调试人员的立足之处。在调试之初如果要对RGV上的伺服驱动器和电机进行调试和优化，调试人员通常没有更好的对性能指标进行定量的调试办法。如果要对RGV的伺服电机和驱动器进行调试,调试工程师通常会遇到如下的困难：

1)轨道空间小，货架高，没有调试空间；

2)当前伺服调试通常用串口，有线连接的方式，即使有空间也没办法用有线的线缆进行连接调试；

3)RGV运动速度通常较快，用有线连接的方式通常没办法跟随调试(坐在车上调试是不允许的，因为不安全嘛)；

RGV的调试存在一定的困难和不方便之处

鉴于以上的调试困难，当前RGV的调试通常只能进行Try and Error的方式。即人员可以触及的范围根据上次RGV运动的情况(而这种运动情况通常靠肉眼观察，伺服不报警、肉眼观察运动是否平稳)，接上调试电缆，根据经验进行参数修改设定，设定完毕后再跑一次，然后根据肉眼观察的运动情况再进行修改，如此循环。这样的优化方法存在如下的问题：

1)调试和优化效率低下；

2)RGV的各个指标和性能不能做到量化指标，而只是通过肉眼观察；

3)不能量化评估当前系统的稳定裕度和设计余量有多大；

为了解决以上问题，MOTEC强势推出MOTEC锂点，完美解决RGV调试中遇到的种种困难。

3.MOTEC工业锂点

锂点作为一个通信模块，在PC上位软件和伺服驱动器之间搭建信道，实现PC上位软件对伺服驱动器的一对一或一对多的无线通信，从而实现利用PC对驱动器进行调试的功能。

MOTEC锂点

用MOTEC锂点和MOTEC伺服驱动器组成的调试系统有如下的特点和优点：

1)MOTEC 锂点自身带电池，调试时无线外接电源，使用更方便；

2)锂点可以同时连接多台驱动器，并对多台驱动器进行实时调试；

3)上位机软件motionStudio或maxiStudio可以实时对在线驱动器进行参数调试和状态监控；

4)多驱动器性能指标和控制参数集成可视，方便调试和性能评估，系统优化更方便；

锂点组成的系统结构

4.锂电在RGV调试时的使用

RGV调试时可通过锂点无线连接，轻松获取小车静止和运动状态下驱动器内部实时数据和参数，从而能够更方便系统的调试和优化。总结其有如下的特点和优点：

1) 能够实时得到电机和驱动器的技术状态，如电机的实时电流、速度、位置、过载情况、位置误差、速度误差、驱动器温度等指标和曲线；

2) 能实时的监控RGV控制器下发的指令和驱动器的报警信息，方便查找问题点和故障排查；

3) 可以在RGV运动过程中实时修改参数，极大的提升了系统调试的效率；

4) 可以根据实时得到的技术参数对电机和驱动器的选型做定量的参数验证，更有利于提高系统的可靠性；

5) 极大的提升了工程师们的工作环境体验；

5.锂点配套调试软件

5.1motionStudio

motionStudio软件运行于Windows系统，可以通过串口或锂点(Wifi)对驱动器进行参数设置、实时控制和调试等操作。motionStudio软件可以连接多台驱动器，但是同时只能

motionStudio调试软件

对一台驱动器进行调试。

5.2maxiStudio

maxiStudio软件运行于Windows系统，可以通过串口或锂点(Wifi)对驱动器进行参数设置、实时控制和调试等操作。maxiStudio软件可以连接多台驱动器，并对多台驱动器进行同时操作和调试，极大方便设备调试运行。

6.MOTEC锂点在其他场合的应用

由于MOTEC锂点无线调试的特点，我们可以将这种应用延伸到其他需要调试移动设备的场合。如：各种AGV、服务机器人、挂轨机器人、巡检机器人、送餐机器人、服务机器人、消防机器人、排爆机器人等场合。

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