松下焊接機(jī)器人在鋁合金托盤產(chǎn)品焊接過程中的應(yīng)用

韓文宇 宋寧

隨著勞動(dòng)力成本呈不斷上升趨勢(shì)，機(jī)器人成本日趨下降，以及新時(shí)代產(chǎn)品尤其鋁合金產(chǎn)品對(duì)焊接質(zhì)量要求較高等因素導(dǎo)向，使焊接機(jī)器人正逐步取代手工焊接，承擔(dān)鋁合金產(chǎn)品焊接的主導(dǎo)作用。因此，我公司近年來在一些鋁合金采用引進(jìn)的松下機(jī)器人、IGM機(jī)器人以及ABB機(jī)器人焊接的產(chǎn)品越來越多。下面介紹松下機(jī)器人在我公司鋁合金托盤產(chǎn)品焊接中的應(yīng)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；另一種是壁厚較薄（一般在4mm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(dòng)強(qiáng)度大，產(chǎn)品生產(chǎn)效率低，同時(shí)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(dòng)不穩(wěn)、焊接速度不一致而造成的焊穿等嚴(yán)重焊接缺陷，降低了產(chǎn)品的成品率。

1.松下機(jī)器人焊接系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）機(jī)器人本體 機(jī)器人為6軸驅(qū)動(dòng)（見圖2），6個(gè)軸均帶有智能防碰撞功能，不僅撞槍時(shí)能起到防護(hù)作用，而且任意物體非正常接觸到機(jī)器人或焊槍電纜等纏繞到機(jī)器人，機(jī)器人皆能啟動(dòng)此功能，保證了操作者的人身安全，并且對(duì)焊槍等能起到極好的保護(hù)作用。

（2）具有安全裝置 機(jī)器人工作站配備安全光柵，當(dāng)感應(yīng)操作工人進(jìn)入工作區(qū)域時(shí)，立刻停止工作。

（3）具有氣體檢測(cè)裝置 設(shè)備設(shè)有保護(hù)氣流量檢測(cè)裝置，保證焊接的可靠性。

（4）具有緊急保護(hù)開關(guān) 機(jī)器人工作區(qū)域外圍安裝急停按鈕（見圖3），在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，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(jī)器人電控系統(tǒng)執(zhí)行組件精度高、可靠性好、響應(yīng)速度快。

（6）系統(tǒng)具有故障自診斷功能 機(jī)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(chǔ)信息，當(dāng)機(jī)器人出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)把相應(yīng)的故障代碼顯示在觸摸屏上并嘗試自動(dòng)修復(fù)。

圖1

圖2 松下6軸機(jī)器人

2. 松下機(jī)器人的焊接特點(diǎn)

（1）具有臨時(shí)停點(diǎn)、斷電自動(dòng)恢復(fù)功能 焊接中發(fā)生電弧異常、斷電和暫時(shí)停止的時(shí)候，去除錯(cuò)誤因素或暫時(shí)停止原因后，在再起動(dòng)時(shí)調(diào)用命令，自動(dòng)從任意的位置向電弧切斷位置恢復(fù)，同時(shí)還可以通過設(shè)定對(duì)于電弧切斷位置的偏置量（以電弧切斷位置為基準(zhǔn)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(jī)器人系統(tǒng)使用數(shù)字脈沖逆變焊機(jī)，相比直流焊機(jī)，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(jī)，有效地降低了焊接飛濺，大大節(jié)省人工打磨作業(yè)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

（3）具有收弧回?zé)δ?焊接結(jié)束時(shí)，出現(xiàn)焊絲粘在工件上（下稱粘絲）的情況下，自動(dòng)熔斷焊絲（再給上電?。┙獬辰z狀態(tài)，使之達(dá)到可以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的功能。

（4）弧坑填充功能 電源能在收弧時(shí)精確控制電流的衰減以填滿弧坑。

（5）焊槍擺動(dòng)功能 機(jī)器人能在觸摸屏里設(shè)定焊槍的平擺和鐘擺功能。

圖3

3. 合金托盤焊接應(yīng)用效果

（1）產(chǎn)品生產(chǎn)率 在采用手工MI G焊接時(shí)，每個(gè)焊工的日生產(chǎn)量為3.5件，并且需要焊補(bǔ)的產(chǎn)品量為6%。而采用機(jī)器人焊接之后，每臺(tái)機(jī)器人日生產(chǎn)力達(dá)到13.7件，需要焊補(bǔ)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(shí)，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(jī)器人系統(tǒng)對(duì)托盤進(jìn)行焊接，產(chǎn)品焊縫合格率可達(dá)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(bǔ)的工作，大幅度提高了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量（見圖4、圖5），對(duì)比如附表所示。

4. 焊接機(jī)器人應(yīng)用與鋁合金材料焊接的展望

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(yùn)輸、裝備、建筑行業(yè)的重要標(biāo)志，采用鋁合金等輕金屬材料是當(dāng)代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。由于鋁合金材料的手工焊接過程比碳鋼類的材料復(fù)雜、且不易獲得高強(qiáng)度、成形美觀的焊縫，同時(shí)由于手工焊接不穩(wěn)定，工作強(qiáng)度大，部分困難焊接位置可達(dá)性差等因素，對(duì)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(jī)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(shí)代輕金屬焊接行業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

手工MIG焊接與機(jī)器人焊接質(zhì)量對(duì)比

圖4

圖5 機(jī)器人焊接