韓文宇 宋寧
隨著勞動力成本呈不斷上升趨勢,機器人成本日趨下降,以及新時代產(chǎn)品尤其鋁合金產(chǎn)品對焊接質(zhì)量要求較高等因素導向,使焊接機器人正逐步取代手工焊接,承擔鋁合金產(chǎn)品焊接的主導作用。因此,我公司近年來在一些鋁合金采用引進的松下機器人、IGM機器人以及ABB機器人焊接的產(chǎn)品越來越多。下面介紹松下機器人在我公司鋁合金托盤產(chǎn)品焊接中的應用。
鋁合金托盤(見圖1)產(chǎn)品分為兩種:一種是壁厚較厚(一般在10mm以上)的板材焊接;另一種是壁厚較?。ㄒ话阍?mm以下)的空心型材焊接,且兩種托盤在外形尺寸上大致相同。由于之前這兩種托盤均采用手工MIG焊,厚托盤自重較大,人為翻轉(zhuǎn)工件困難,勞動強度大,產(chǎn)品生產(chǎn)效率低,同時部分焊縫的焊接位置受拘束,極易出現(xiàn)氣孔、咬邊、夾渣及未熔合等焊縫質(zhì)量問題。薄托盤為薄板MIG焊接,手工焊難度較大,極易出現(xiàn)因焊槍擺動不穩(wěn)、焊接速度不一致而造成的焊穿等嚴重焊接缺陷,降低了產(chǎn)品的成品率。
(1)機器人本體 機器人為6軸驅(qū)動(見圖2),6個軸均帶有智能防碰撞功能,不僅撞槍時能起到防護作用,而且任意物體非正常接觸到機器人或焊槍電纜等纏繞到機器人,機器人皆能啟動此功能,保證了操作者的人身安全,并且對焊槍等能起到極好的保護作用。
(2)具有安全裝置 機器人工作站配備安全光柵,當感應操作工人進入工作區(qū)域時,立刻停止工作。
(3)具有氣體檢測裝置 設(shè)備設(shè)有保護氣流量檢測裝置,保證焊接的可靠性。
(4)具有緊急保護開關(guān) 機器人工作區(qū)域外圍安裝急停按鈕(見圖3),在發(fā)生危險時,操作人員在工件附近能夠迅速停止設(shè)備工作。
(5)精度高 機器人電控系統(tǒng)執(zhí)行組件精度高、可靠性好、響應速度快。
(6)系統(tǒng)具有故障自診斷功能 機器人控制柜中含有診斷文件,診斷文件包含系統(tǒng)設(shè)置信息和一些用戶的存儲信息,當機器人出現(xiàn)故障時,系統(tǒng)會把相應的故障代碼顯示在觸摸屏上并嘗試自動修復。
圖1
圖2 松下6軸機器人
(1)具有臨時停點、斷電自動恢復功能 焊接中發(fā)生電弧異常、斷電和暫時停止的時候,去除錯誤因素或暫時停止原因后,在再起動時調(diào)用命令,自動從任意的位置向電弧切斷位置恢復,同時還可以通過設(shè)定對于電弧切斷位置的偏置量(以電弧切斷位置為基準的焊接線方向的平移量),可以指定焊縫的重疊和焊接剩余部分。
(2)焊接效率高 機器人系統(tǒng)使用數(shù)字脈沖逆變焊機,相比直流焊機,采用脈沖過渡方式焊接,使焊接過程中熱輸入量大大減少,減小了焊后工件變形,焊縫質(zhì)量好、成形美觀、不泄露;且使用脈沖焊機,有效地降低了焊接飛濺,大大節(jié)省人工打磨作業(yè)時間,提高了生產(chǎn)效率。
(3)具有收弧回燒功能 焊接結(jié)束時,出現(xiàn)焊絲粘在工件上(下稱粘絲)的情況下,自動熔斷焊絲(再給上電?。┙獬辰z狀態(tài),使之達到可以繼續(xù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)的功能。
(4)弧坑填充功能 電源能在收弧時精確控制電流的衰減以填滿弧坑。
(5)焊槍擺動功能 機器人能在觸摸屏里設(shè)定焊槍的平擺和鐘擺功能。
圖3
(1)產(chǎn)品生產(chǎn)率 在采用手工MI G焊接時,每個焊工的日生產(chǎn)量為3.5件,并且需要焊補的產(chǎn)品量為6%。而采用機器人焊接之后,每臺機器人日生產(chǎn)力達到13.7件,需要焊補的產(chǎn)品量為1.2%,比原手工MI G焊接生產(chǎn)效率提高了291%,降低了產(chǎn)品生產(chǎn)工時,大幅度提高了生產(chǎn)效率。
(2)產(chǎn)品焊接質(zhì)量 采用松下焊接機器人系統(tǒng)對托盤進行焊接,產(chǎn)品焊縫合格率可達95%以上,比原手工MI G焊接的產(chǎn)品焊縫合格率提高了32%,極大降低了產(chǎn)品焊后修補的工作,大幅度提高了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量(見圖4、圖5),對比如附表所示。
近些年隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,輕量化已成為現(xiàn)代化運輸、裝備、建筑行業(yè)的重要標志,采用鋁合金等輕金屬材料是當代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。由于鋁合金材料的手工焊接過程比碳鋼類的材料復雜、且不易獲得高強度、成形美觀的焊縫,同時由于手工焊接不穩(wěn)定,工作強度大,部分困難焊接位置可達性差等因素,對鋁合金構(gòu)件的焊接質(zhì)量造成了一定程度上的影響。而焊接機器人可以有效地解決上述問題,提供美觀、高質(zhì)量的焊接產(chǎn)品,為新時代輕金屬焊接行業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。
手工MIG焊接與機器人焊接質(zhì)量對比
圖4
圖5 機器人焊接