工藝改進型料槽機器人焊接工作站

摘?要：本文通過對原有料槽成型設(shè)備進行技改，對沖壓成型模具優(yōu)化設(shè)計，開發(fā)出了一套料槽自動化焊接工作站，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，能滿足槽式輸送機主要規(guī)格料槽的自動化焊接，提高了焊接效率，減輕了勞動強度，又改善了作業(yè)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：焊接機器人;料槽成型;沖壓設(shè)備

料槽是熟料輸送機的重要組件，是大批量易損件，需定期更換，由三個零件分別成型后組焊而成，用于承載物料。料槽的內(nèi)、外都有焊縫，焊縫長度長，焊接工作量巨大。目前，料槽的組對、焊接完全依靠工人，工序繁多、效率低下，質(zhì)量難以保證，對原有設(shè)備進行改造十分必要。

1 機器人焊接的限制條件

焊接機器人是應(yīng)用最廣泛的一類工業(yè)機器人，使用機器人替代人工焊接，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，可以減少人為因素的干擾，達到穩(wěn)定焊接質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的目的。但機器人焊接料槽存在諸多問題限制，例如：

料槽的側(cè)板缺口尺寸不統(tǒng)一，側(cè)板與底板設(shè)計圖紙為半搭接，焊接機器人無法準(zhǔn)確識別焊縫;

側(cè)板與底板的組對間隙大，焊絲會直接穿過縫隙而無法焊接上，出現(xiàn)焊漏;

各種零件的尺寸存在偏差，用機器人焊接無法準(zhǔn)確定位，也容易出現(xiàn)焊偏等情況。

2 工件及設(shè)備的改造方法

用機器人進行焊接，要求工件的一致性好，尺寸誤差小，采用激光尋位、跟蹤可以放寬工件的尺寸偏差要求，但現(xiàn)有料槽的成型誤差較大，且焊縫軌跡復(fù)雜，無法達到焊接機器人的焊接要求。因此，要實現(xiàn)用機器人進行焊接，必須先提高工件的成型精度。

2.1 工件形式問題及解決方案

根據(jù)料槽成型設(shè)備使用、產(chǎn)品檢驗的情況，針對現(xiàn)有工件進行了優(yōu)化設(shè)計，對料槽底板、側(cè)板成型專機進行了以下優(yōu)化改造：

側(cè)板梯形缺口的尺寸有誤差，底板與側(cè)板缺口搭接會出現(xiàn)多種形式，焊接機器人無法識別焊縫的形式及準(zhǔn)確位置，針對此問題，修改側(cè)板缺口尺寸，使側(cè)板與底板完全搭接，使之只存在連續(xù)角焊縫一種形式。

底板中間缺口尺寸與側(cè)板凸筋不吻合，組對時存在較大縫隙，會出現(xiàn)焊不滿、從縫隙滲漏形成焊瘤。針對此問題，通過對側(cè)板凸筋尺寸進行測繪，修改底板缺口尺寸，對切斷模具進行重新設(shè)計、制作，以此減小組對縫隙;

底板成型時沖的長方孔切斷后最終邊線為直線，而側(cè)板該處有臺階，底板沒有臺階，組對時貼合不上，存在較大間隙。針對此問題，按側(cè)板臺階尺寸重新設(shè)計底板，設(shè)計、制作沖腰形孔模具，腰形相應(yīng)地錯位形成臺階;

側(cè)板缺口尺寸修改，焊后高出底板，在槽子裝配時側(cè)板缺口斜邊會與下一件槽子底板干涉。針對此問題，進行底板設(shè)計修改，底板兩端增加缺口，避開側(cè)板，改造后的底板裝配時不會產(chǎn)生干涉。

2.2 沖壓成型設(shè)備的改造

為了滿足工件形式改造的要求，需要進行加工設(shè)備的改造。底板增加缺口，成型機需增加沖壓工序，為不改變原有設(shè)備布局，將新增加的沖缺口工序合并到?jīng)_腰形孔工序，無須增加設(shè)備，重新設(shè)計模具，兩個沖頭存在高差，在一套沖壓模具上連續(xù)完成沖壓孔及缺口兩道工序，減小沖壓、切斷面的周長，將刃口設(shè)計成彎弧形，以此減小沖壓及切斷所需的壓力。

重新設(shè)計油缸連接法蘭，將整個沖壓缺口組件外移，即可減小側(cè)板沖壓梯形缺口尺寸，壓力不會增加，原有模具無需調(diào)整。

對限位擋輪進行測繪、優(yōu)化，滾珠軸承改為滾柱軸承，并增加了淬火硬化的護套，控制擋輪間距限制板料的偏擺，成型尺寸精度提高，擋輪使用壽命倍增。

經(jīng)改造，底板的斷口與側(cè)板更貼合，解決了料槽底板與側(cè)板組對縫隙大的問題;通過減小側(cè)板缺口尺寸，底板兩端增加缺口，使側(cè)板能與底板完全搭接上，不產(chǎn)生干涉，消除焊縫搭接形式多樣的問題。以上兩點從根本上解決了機器人焊接的可行性問題。

軋機改造工作的實施，降低了機器人焊接的難度，在一定程度上減小了工件的形位、尺寸偏差，達到了用機器人進行焊接的條件。

3 機器人焊接及其優(yōu)勢

改造后，增加機器人焊接站，借助KBK物流系統(tǒng)上件、下件，即可自動焊接，一次焊接結(jié)束即為成品。

夾具按照主流料槽規(guī)格設(shè)計，一套夾具兼容了多種規(guī)格，節(jié)約了生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，有利于現(xiàn)場的管理;

焊接夾具安裝在滑軌上，寬度方向需要調(diào)整時，松開定位銷，推動夾具到對應(yīng)孔位，鎖緊定位銷即可，高度需要調(diào)整時，更換墊塊并用內(nèi)六角螺栓擰緊在底座固定孔位上。軸座位置用長圓孔調(diào)節(jié)，長圓孔的兩端分別對應(yīng)兩種間距，整個調(diào)整規(guī)格過程中不需要測量，工具僅需要內(nèi)六角扳手，效率較高;夾具采用外部氣動壓緊、內(nèi)部固定塊限位的方式，防止位置過壓，利用工件原有的孔、槽定位，配合局部強力壓緊，保證了焊縫的基本一致，減小了工件組對搭接縫隙，實現(xiàn)了散件在夾具上定位后即可直接焊接;

采用AB雙工位設(shè)計，雙工位布置在水平回轉(zhuǎn)臺上，房體內(nèi)部A工位在焊接的同時，外面的B工位有足夠的時間完成下件、上料，見圖4。焊接完成后自動切換工位，B工位進入內(nèi)部焊接，A工位轉(zhuǎn)出下件、上料。工位切換僅需10s，大幅縮減了機器人等待的時間，提高了設(shè)備的使用率;

工件上料、下件采用KBK組合起重機配合電磁吸盤來代替人工搬運，工件移動方向靠人力來控制，僅工件升降、吊具加磁、消磁時需要操作按鈕，操作簡單、省力，下件、上料時間短。

4 結(jié)論

機器人焊接工作站運行穩(wěn)定，能滿足槽式輸送機主要規(guī)格料槽的自動化焊接，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，實現(xiàn)了以機器人代替專業(yè)的鉚工、焊工，既減少了用工，提高了焊接效率，又提升了產(chǎn)品質(zhì)量，減輕了勞動強度，提升了制造工藝技術(shù)水平。

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作者簡介：陳繼傳（1985-），男，工程師，碩士研究生，從事機械加工及工藝成型研究。