多工位支架自動焊機的設(shè)計與應(yīng)用

韋新紅，郭小莉，茍丹，車前，梁輝，閆富帥

（陜西萬方汽車零部件有限公司，陜西 西安 710200）

前言

隨著工業(yè)的不斷完善與發(fā)展，高水平、高效率、高自動化程度的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在汽車零部件制造業(yè)中，因產(chǎn)品種類多，產(chǎn)量大，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定等因素，越來越多的自動化設(shè)備被引進，其中多工位支架自動焊機就是其衍生品。

多工位支架自動焊機以工作站形式，由單機器人雙工位實現(xiàn)全自動焊接，變位機安裝多套工裝，工裝采用氣壓夾緊，實現(xiàn)一次裝夾出多件成品。焊接過程穩(wěn)定，飛濺較小，無氣孔、裂紋、燒穿、咬邊和夾渣等缺陷，焊縫質(zhì)量好、效率高。

1 工作站的布局設(shè)計

多工位支架自動焊機工作站（如圖1所示）主要由機器人焊接系統(tǒng)、翻轉(zhuǎn)變位裝置、電控系統(tǒng)、工裝夾具、外圍防護設(shè)施等部分組成。工作站成八字形結(jié)構(gòu)，兩個變位機八字型排布，機器人位于八型中間。變位機由主動軸、從動軸和連接橫梁組成，通過機器人與變位機的聯(lián)動，完成產(chǎn)品的焊接。

變位機上的夾具與橫梁基座之間采用快速切換機構(gòu)。連接橫梁基座上面設(shè)計多組標準孔，通過螺栓與銷釘實現(xiàn)夾具與底板的連接，根據(jù)需求安裝一套或者多套工裝。每個變位機上分別布有多組獨立的電源和氣源控制點，均為集成式快插接頭，安裝的多套夾具可實現(xiàn)獨立控制，方便裝取，安全快捷。

圖1

自動焊機內(nèi)裝設(shè)有電動遮光簾，當(dāng)自動焊機在一個變位機焊接時，遮光簾自動關(guān)閉，防止弧光外漏，另一個變位機上可以進行裝夾、卸活，裝取工件和機器人焊接同步進行，極大限度縮短生產(chǎn)節(jié)拍。八字型布局占地面積小，節(jié)省空間，機器人在很小的行程里轉(zhuǎn)換工位，進行多工位焊接，能夠?qū)崿F(xiàn)單次焊接一種或多種產(chǎn)品，可根據(jù)生產(chǎn)計劃量自由調(diào)節(jié)，設(shè)備利用率較高，日產(chǎn)量大幅提高。

2 工裝夾具的設(shè)計

多工位支架自動焊機工裝定位基準面為變位機主動軸及從動軸之間的橫梁工作臺面（如圖2所示）,焊接工裝通過螺栓與定位銷連接在橫梁工作臺面上，由PLC控制系統(tǒng)配合機器人聯(lián)動，實現(xiàn)自動焊接。

圖2

實際應(yīng)用中，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計適合其特點的定位夾緊工裝，工裝采用標準化模塊化設(shè)計，可根據(jù)不同產(chǎn)品自主研發(fā)工裝結(jié)構(gòu)。工裝柔性較高，定位尺寸可通過墊片進行尺寸調(diào)整，在產(chǎn)品尺寸小范圍改動時，不用重新設(shè)計專用工裝，提高了工裝利用率。更換工裝時，只需將工裝底座連接至橫梁工作臺面上，工裝更換時間短，難度低，且更換工裝時，另一變位機可持續(xù)工作，不受影響?？筛鶕?jù)產(chǎn)品空間分布自由調(diào)整其工位布局，由焊接機器人根據(jù)程序控制，實現(xiàn)同一臺面多個工位同時進行工作，提高了工作臺利用率。

工裝與零件定位夾緊采用電控氣動夾緊方式，通過工人操作夾具盒上按鈕，氣缸將工件定位夾緊。工裝夾具的氣路和電路分別與變位機上預(yù)留的集成式快插接頭連接，可實現(xiàn)單臺夾具的快速切換而不影響其他工位，且變位機上預(yù)留的集成式快插接頭可根據(jù)實際需要適量增加。工裝上每個氣缸都配備獨立磁性檢測開關(guān)，確保其定位精準，夾緊到位。機器人槍頭帶有傳感器反饋系統(tǒng)，撞槍后系統(tǒng)自動調(diào)整槍頭位置。

零件安裝后，定位夾緊由PLC程序控制氣缸夾緊，由傳感器檢測零件位置及定位夾緊是否到位，當(dāng)夾緊裝置夾緊不到位、或零件漏檢錯裝情況時，傳感器激發(fā)報警裝置。焊接異常時，設(shè)備自動備份異常數(shù)據(jù)，可對故障發(fā)生原因及時進行處理。

3 產(chǎn)品質(zhì)量

弧焊機器人采用OTC FD-B4L，6軸工作臂，每軸上都裝有碰撞檢測傳感器，與工件發(fā)生碰撞時會及時發(fā)出報警信號。焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長度等對焊接質(zhì)量起決定作用的影響因素，在控制面板上可直觀讀出，并可根據(jù)實際需求加以調(diào)整。自動焊機焊接時，能保證同一產(chǎn)品焊接參數(shù)及焊槍行程軌跡一致，提高了焊接質(zhì)量穩(wěn)定性及一致性。

采用支架自動焊機焊接，消除了人員因素引起的焊接質(zhì)量問題,同時降低了對工人操作技能的要求，焊縫質(zhì)量顯著提高。焊接夾渣、氣孔、漏焊等焊接質(zhì)量問題明顯減少。通過焊縫對焊縫融合圖（如圖3所示）可見，焊縫處平整均勻，融合較好。

圖3

4 結(jié)論

高產(chǎn)能，高質(zhì)量、高效率、低成本的生產(chǎn)方式是現(xiàn)代企業(yè)追求的目標，在當(dāng)今用工荒、焊接技能較高的技工缺少且用人成本高的現(xiàn)狀下，自動焊的優(yōu)勢越發(fā)顯著，它的應(yīng)用解決了企業(yè)燃眉之急。

多工位支架自動焊機的應(yīng)用極大程度上滿足了焊接自動化的要求，在批量化生產(chǎn)中，產(chǎn)能顯著提高，效率較人工焊接提高了約68%，加工成本明顯降低，產(chǎn)品外觀質(zhì)量可控，提高了企業(yè)的核心制造競爭力。