當(dāng)前，國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)已大量使用機(jī)器人，其中用于焊接生產(chǎn)的約占60%強(qiáng)。而能將機(jī)器人用于焊接生產(chǎn)的部門和行業(yè)也非常廣泛，譬如：汽車、摩托車、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械以及家電產(chǎn)品等等。當(dāng)然，使用弧焊機(jī)器人的優(yōu)勢也是非常顯著的：

-穩(wěn)定及提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低返工率或廢品率。

-使生產(chǎn)系統(tǒng)通用化，便于產(chǎn)品改型。

-提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。

-改善勞動環(huán)境，保障生產(chǎn)安全。

-降低對工種的熟練程度，不再要求每位操作者都是熟練工種。

-解決勞動力或熟練工不足的……等等。正因如此，除一些大型企業(yè)外，有越來越多的中小企業(yè)也希望引入弧焊機(jī)器人。為此，我們推出一些弧焊機(jī)器人的應(yīng)用范例，將其系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)特征、焊接工藝特點(diǎn)、引入效果等以及其它一些行案例介紹給大家，以期共同推動國內(nèi)弧焊機(jī)器人應(yīng)用水平的進(jìn)一步提高。

低壓電氣柜柜體的焊接生產(chǎn)

低壓電氣柜是電氣行業(yè)使用數(shù)量較大的一種產(chǎn)品。開關(guān)柜柜體是開關(guān)柜內(nèi)工作量最大的部件。一個柜體約有80～100條焊縫，總長2米左右。柜體體積適中，非常適合用一個小型機(jī)器人弧焊工作站完成焊接工作。柜體上的焊縫均為直線形，但空間布置復(fù)雜，內(nèi)腔體積狹小且零件較多。由此可見，柜體焊接在焊接參數(shù)選擇上不是難點(diǎn)，其關(guān)鍵在于：

①生產(chǎn)流程的分配。

②卡具的設(shè)計(jì)制造。

③生產(chǎn)節(jié)拍能否滿足要求。

一、 系統(tǒng)構(gòu)成與系統(tǒng)特征

系統(tǒng)選用一臺弧焊機(jī)器人、一套焊接設(shè)備、一臺變位機(jī)、一套焊接夾具及附屬設(shè)備構(gòu)成。機(jī)器人選用日本安川電機(jī)生產(chǎn)的MOTOMAN SK6型機(jī)器人。該機(jī)器人握重6Kg，動作范圍半徑1325mm。焊接電源選用日本NASTOA公司生產(chǎn)的逆變式焊機(jī)，額定電流350A。變位機(jī)是由交流伺服電機(jī)驅(qū)動的具有外部軸功能的單回轉(zhuǎn)首尾架式機(jī)構(gòu)，承載350Kg。夾具是以氣缸驅(qū)動的自動夾具。該系統(tǒng)還選用了一套德國BINZEL公司制造的清槍剪絲設(shè)備，用于清理焊槍。系統(tǒng)采用人工上下料，機(jī)器人自動焊接的形式。焊接過程中變位機(jī)可配合機(jī)器人任意翻轉(zhuǎn)，以使焊縫與焊槍保持最佳焊接姿態(tài)。

二、產(chǎn)品特點(diǎn)及焊接要求

機(jī)器人焊接系統(tǒng)對于一個生產(chǎn)車間來說并不是一個獨(dú)立的環(huán)節(jié)，它關(guān)系到其前后各環(huán)節(jié)，尤其是提供焊接坯料的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。因?yàn)闄C(jī)器人是采用示教再現(xiàn)方式完成動作軌跡，其自身的重復(fù)定位精度是很高的（±0.1）。這樣工件的精度就影響著機(jī)器人焊接的可行性。機(jī)器人要求精確一致的工件裝配，如果提供機(jī)器人高精度的工件，就能快速焊出高質(zhì)量的焊縫。低精度情況也可通過增加跟蹤功能來完成焊接。但這勢必增大投資，降低生產(chǎn)效率。

本例中開關(guān)柜的鋼板全部由激光切割下料，可以達(dá)到很高的精度。但有時也存在一致性問題，這主要是下料時鋼板定位不準(zhǔn)引起的。在估算機(jī)器人焊接所能允許的工件偏差時，通常是以焊絲直徑的一半為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)超過這一界限時，就不能正常焊接。這個偏差包括工件本身的誤差和夾具的定位誤差兩個方面。

三、 弧焊機(jī)器人卡具設(shè)計(jì)

卡具在機(jī)器人焊接中起著關(guān)鍵性作用。很多機(jī)器人焊接系統(tǒng)的成敗也就是卡具設(shè)計(jì)的成敗與手工焊卡具相比較，機(jī)器人卡具在設(shè)計(jì)思想方法上有其完全不同之處，是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)的工作，要求具有特殊領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)。

1. 機(jī)器人不具備判斷能力，它每一次都是一絲不茍地執(zhí)行編程員示教過的工作，這就對卡具的精確度提出很高要求，不止是為了保證工件本身精度也是為保證機(jī)器人能正常完成焊接工作。因此，機(jī)器人焊接卡具一般都要進(jìn)行嚴(yán)格的精度檢測。這些還不是問題的關(guān)鍵，關(guān)鍵是當(dāng)工件誤差較大時，卡具如何避免或減小這些誤差對機(jī)器人焊接的不良影響，從而避免使用昂貴的焊縫跟蹤功能。如在低壓電器柜柜體焊接中，大槽型板寬度誤差為3.8mm，高度誤差為2.2mm, 這么大誤差，機(jī)器人焊接根本無法容忍。為此，在與用戶討論方案時，就提出該件無法完全施焊，但可進(jìn)行單側(cè)焊接，剩余側(cè)手工補(bǔ)焊。這樣在夾具設(shè)計(jì)時就采用單側(cè)定位，另一側(cè)加彈性擋塊的方式定位以適應(yīng)不同尺寸工件的定位要求。

2. 機(jī)器人遠(yuǎn)不如人靈活，機(jī)器人自動焊槍也比手工焊槍大，這樣在設(shè)計(jì)卡具時，就要考慮有充足的空間、路徑供焊槍使用。要對工件上所有焊縫都進(jìn)行校核，為了獲得好的焊接姿態(tài)，希望卡具越纖細(xì)越好，為了保證卡具的可靠性，希望卡具越粗壯越好，這是一對矛盾，有時通過犧牲一定的焊接姿態(tài)來解決，但必須經(jīng)過焊接試驗(yàn)。有一些焊縫是機(jī)器人根本無法完成的，這是機(jī)器人焊接本身特點(diǎn)決定的。作為機(jī)器人焊接系統(tǒng)的使用者應(yīng)當(dāng)明白，使用機(jī)器人的真正意義并不是代替人的所有工作，而是取其所長，干其擅長干的工作，這樣才能充分發(fā)揮機(jī)器人的作用，否則什么都想干，結(jié)果反而干不好。

3. 復(fù)雜工件最好分幾道工序完成，這樣一方面卡具可以簡單一些，可靠一些，另一方面也便于焊槍的自如運(yùn)行。自動焊工序安排不開時，可以增加手工預(yù)焊工序，先將一些零件點(diǎn)固（相當(dāng)于同時定位夾緊），然后再與其它零件一起焊接。預(yù)焊卡具也必須考慮精度要求。

4. 焊接熱變形是焊接過程中最難以把握的現(xiàn)象，也給卡具設(shè)計(jì)帶來一些新的課題。首先要考慮用戶對工件變形的允許程度，通過分解焊接工序，改善焊接順序，盡可能減小焊接變形。還應(yīng)考慮焊后工件的卸載問題，有時需增加助力機(jī)構(gòu)將工件頂出，或?qū)⒍ㄎ讳N拔出。

5. 自動卡具設(shè)計(jì)還應(yīng)充分考慮減輕操作者勞動強(qiáng)度，提高人身和設(shè)備的安全性。卡具應(yīng)能夠自動判斷夾緊是否到位，工件是否有誤，各機(jī)構(gòu)動作順序是否正確等等。

四、 生產(chǎn)節(jié)拍及生產(chǎn)率

作為機(jī)器人廠家和系統(tǒng)供應(yīng)商，一般能夠根據(jù)用戶工件要求，預(yù)算出生產(chǎn)節(jié)拍，但無論如何這與實(shí)際生產(chǎn)是存在偏差的。當(dāng)生產(chǎn)節(jié)拍成為一個重要因素時，應(yīng)當(dāng)通過試驗(yàn)來測量實(shí)際值。縮短生產(chǎn)節(jié)拍可以提高生產(chǎn)率。對于單工位生產(chǎn)，除去焊接時間以外的輔助時間對生產(chǎn)節(jié)拍有直接影響，因?yàn)樵谶@段時間內(nèi)機(jī)器人只能等待，對于雙工位以上的系統(tǒng)，輔助時間的影響就小多了，只要輔助時間不超過焊接作業(yè)時間，就可認(rèn)為沒有影響，因此一般系統(tǒng)都采用雙工位形式。

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