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松下焊接机器人在铝合金托盘产品焊接过程中的应用

2015-06-18   金属加工热加工第12期作者:韩文宇 宋宁

  随着劳动力成本呈不断上升趋势,机器人成本日趋下降,以及新时代产品尤其铝合金产品对焊接质量要求较高等因素导向,使焊接机器人正逐步取代手工焊接,承担铝合金产品焊接的主导作用。因此,我公司近年来在一些铝合金采用引进的松下机器人、I G M机器人以及A B B机器人焊接的产品越来越多。下面介绍松下机器人在我公司铝合金托盘产品焊接中的应用。
  铝合金托盘(见图1)产品分为两种:一种是壁厚较厚(一般在10m m以上)的板材焊接;另一种是壁厚较薄(一般在4m m以下)的空心型材焊接,且两种托盘在外形尺寸上大致相同。由于之前这两种托盘均采用手工M I G焊,厚托盘自重较大,人为翻转工件困难,劳动强度大,产品生产效率低,同时部分焊缝的焊接位置受拘束,极易出现气孔、咬边、夹渣及未熔合等焊缝质量问题。薄托盘为薄板M I G焊接,手工焊难度较大,极易出现因焊枪摆动不稳、焊接速度不一致而造成的焊穿等严重焊接缺陷,降低了产品的成品率。
 
图 1
  1.松下机器人焊接系统特点
  (1)机器人本体 机器人为6轴驱动(见图2),6个轴均带有智能防碰撞功能,不仅撞枪时能起到防护作用,而且任意物体非正常接触到机器人或焊枪电缆等缠绕到机器人,机器人皆能启动此功能,保证了操作者的人身安全,并且对焊枪等能起到极好的保护作用。

图2 松下6轴机器人
  (2)具有安全装置 机器人工作站配备安全光栅,当感应操作工人进入工作区域时,立刻停止工作。
  (3)具有气体检测装置 设备设有保护气流量检测装置,保证焊接的可靠性。
  (4)具有紧急保护开关 机器人工作区域外围安装急停按钮(见图3),在发生危险时,操作人员在工件附近能够迅速停止设备工作。

图 3
  (5)精度高 机器人电控系统执行组件精度高、可靠性好、响应速度快。
  (6)系统具有故障自诊断功能 机器人控制柜中含有诊断文件,诊断文件包含系统设置信息和一些用户的存储信息,当机器人出现故障时,系统会把相应的故障代码显示在触摸屏上并尝试自动修复。
  2. 松下机器人的焊接特点
  (1)具有临时停点、断电自动恢复功能 焊接中发生电弧异常、断电和暂时停止的时候,去除错误因素或暂时停止原因后,在再起动时调用命令,自动从任意的位置向电弧切断位置恢复,同时还可以通过设定对于电弧切断位置的偏置量(以电弧切断位置为基准的焊接线方向的平移量),可以指定焊缝的重叠和焊接剩余部分。
  (2)焊接效率高 机器人系统使用数字脉冲逆变焊机,相比直流焊机,采用脉冲过渡方式焊接,使焊接过程中热输入量大大减少,减小了焊后工件变形,焊缝质量好、成形美观、不泄露;且使用脉冲焊机,有效地降低了焊接飞溅,大大节省人工打磨作业时间,提高了生产效率。
  (3)具有收弧回烧功能 焊接结束时,出现焊丝粘在工件上(下称粘丝)的情况下,自动熔断焊丝(再给上电弧)解除粘丝状态,使之达到可以继续运转状态的功能。
  (4)弧坑填充功能 电源能在收弧时精确控制电流的衰减以填满弧坑。
  (5)焊枪摆动功能 机器人能在触摸屏里设定焊枪的平摆和钟摆功能。
  3. 合金托盘焊接应用效果
  (1)产品生产率 在采用手工M I G焊接时,每个焊工的日生产量为3.5件,并且需要焊补的产品量为6%。而采用机器人焊接之后,每台机器人日生产力达到13.7件,需要焊补的产品量为1.2%,比原手工M I G焊接生产效率提高了291%,降低了产品生产工时,大幅度提高了生产效率。
  (2)产品焊接质量 采用松下焊接机器人系统对托盘进行焊接,产品焊缝合格率可达95%以上,比原手工M I G焊接的产品焊缝合格率提高了32%,极大降低了产品焊后修补的工作,大幅度提高了产品的焊接质量(见图4、图5),对比如附表所示。

图 4

图5 机器人焊接


  4. 焊接机器人应用与铝合金材料焊接的展望
  近些年随着工业的不断发展,轻量化已成为现代化运输、装备、建筑行业的重要标志,采用铝合金等轻金属材料是当代工业发展的必然趋势。由于铝合金材料的手工焊接过程比碳钢类的材料复杂、且不易获得高强度、成形美观的焊缝,同时由于手工焊接不稳定,工作强度大,部分困难焊接位置可达性差等因素,对铝合金构件的焊接质量造成了一定程度上的影响。而焊接机器人可以有效地解决上述问题,提供美观、高质量的焊接产品,为新时代轻金属焊接行业的发展奠定了坚实的基础。
  作者简介:韩文宇等,辽宁忠旺集团有限公司。

关键词:焊接,机器人,铝合金材料, | 作者 :

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