焊接機(jī)器人在汽車底盤焊接中的應(yīng)用(doc10)

1、.：.；焊接機(jī)器人在汽車底盤焊接中的運(yùn)用本文首先引見機(jī)器人焊接系統(tǒng)的常見運(yùn)用方式及焊接機(jī)器人柔性系統(tǒng)，其后討論多種機(jī)器人焊接新技術(shù)的運(yùn)用及開展情況。 焊接機(jī)器人最適宜于多種類高質(zhì)量消費(fèi)方式，目前已廣泛運(yùn)用在汽車制造業(yè)，汽車底盤、座椅骨架、導(dǎo)軌、消聲器以及液力變矩器等焊接件均運(yùn)用了機(jī)器人焊接，尤其在汽車底盤焊接消費(fèi)中得到了廣泛的運(yùn)用。國(guó)內(nèi)消費(fèi)的桑塔納、帕薩特、別克、賽歐、波羅等后橋、副車架、搖臂、懸架、減振器等轎車底盤零件大都是以MIG焊接工藝為主的受力平安零件，主要構(gòu)件采用沖壓焊接,板厚平均為1.54mm，焊接主要以搭接、角接接頭方式為主，焊接質(zhì)量要求相當(dāng)高，其質(zhì)量的好壞直接影響到轎車的平安性

2、能。運(yùn)用機(jī)器人焊接后，大大提高了焊接件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量，并保證了質(zhì)量的穩(wěn)定性和降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)環(huán)境。 機(jī)器人焊接系統(tǒng)的常見運(yùn)用方式 按照焊接機(jī)器人系統(tǒng)在汽車底盤零部件焊接的夾具規(guī)劃的不同特點(diǎn)，及外部軸等外圍設(shè)備的不同配置，焊接機(jī)器人系統(tǒng)可分為以下幾種方式。 滑軌+焊接機(jī)器人的任務(wù)站 見圖1兩套夾具固定在滑動(dòng)小車上，由氣缸驅(qū)動(dòng)使裝有工件的兩個(gè)夾具輪番進(jìn)入機(jī)器人焊接區(qū)焊接，操作人員在另一面上、下料。兩個(gè)任務(wù)站交叉進(jìn)展，使機(jī)器人焊接時(shí)間與工件上、下料時(shí)間同步，這種方式可以節(jié)約變位器旋轉(zhuǎn)時(shí)間。雙夾具滑軌方式的焊接機(jī)器人系統(tǒng)利用兩副滑軌輪番為焊接機(jī)器人送料，可靠性較高，但對(duì)被焊工件的外形尺寸有一

3、定限制，通常焊接工件直徑小于0.6m。在桑塔納后橋焊接消費(fèi)線、POLO下?lián)u臂焊接消費(fèi)線上均有運(yùn)用實(shí)例。 單雙夾具固定式+焊接機(jī)器人任務(wù)站 見圖2該構(gòu)造方式簡(jiǎn)單，夾具由變位機(jī)進(jìn)展變位，來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人焊槍不同位置的焊接。系統(tǒng)缺點(diǎn)率低，但由于在裝卸工件過程中機(jī)器人處于等待形狀，因此機(jī)器人的利用效率普通低于80%，所以在新的焊接線上較少利用。該系統(tǒng)在帕薩特后橋焊接消費(fèi)線及桑塔納前懸掛焊接和消費(fèi)線有勝利運(yùn)用。 帶變位機(jī)回轉(zhuǎn)任務(wù)臺(tái)+焊接機(jī)器人任務(wù)站 見圖3該方式由兩副夾具帶變位器和一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)組成，構(gòu)造緊湊。兩副夾具可以進(jìn)展不同的焊接程序以實(shí)現(xiàn)不同的工藝要求。機(jī)器人在其中一副夾具上焊接工件時(shí)，操作工可以在另一副

4、夾具上裝卸工件，機(jī)器人的利用率較高，普通大于90%，是目前最廣泛運(yùn)用的一種方式。該系統(tǒng)在別克副車架焊接線、賽歐后橋焊接線、帕薩特副車架焊接線均有廣泛運(yùn)用。 搬運(yùn)機(jī)器人+焊接機(jī)器人任務(wù)站 見圖4兩部機(jī)器人之間的配合所表達(dá)的主要優(yōu)點(diǎn)是能順應(yīng)各種不規(guī)那么焊縫的焊接。但缺陷是由于兩部機(jī)器人配合的不協(xié)調(diào)所導(dǎo)致的缺點(diǎn)率較高。所以此種方式需合理安排機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式才干最大程度提高消費(fèi)效率。協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)式外軸+焊接機(jī)器人任務(wù)站 (見圖5)該方式運(yùn)用較廣泛。在實(shí)踐焊接中環(huán)焊縫是常見的一種，而常見的變位器不能順應(yīng)360焊接，在這種情況下，協(xié)調(diào)式外軸與機(jī)器人相配合即可輕松實(shí)現(xiàn)360以上環(huán)焊縫的焊接。在帕薩特后橋穩(wěn)定桿焊接

5、、波羅后橋總成焊接中均采用了該方式。 機(jī)器人中置式任務(wù)站 見圖6該系統(tǒng)由兩轉(zhuǎn)臺(tái)和四套變位器組成，可以方便地實(shí)施兩種以上產(chǎn)品的焊接。尤其針對(duì)消費(fèi)義務(wù)不均勻的情況，可以合理調(diào)配，以提高機(jī)器人的利用率。但該系統(tǒng)對(duì)空間資源占用大，且電器方面缺點(diǎn)率高，所以目前并沒有廣泛采用，僅在派力奧與SIENA后軸焊接工程中試用。機(jī)器人焊接自動(dòng)線 見圖7機(jī)器人焊接自動(dòng)線是今后轎車底盤焊接的主要開展方向。該方式由多臺(tái)機(jī)器人焊接系統(tǒng)和懸掛保送鏈組成，由多臺(tái)機(jī)器人之間的配合來完成一個(gè)產(chǎn)品的焊接加工。由于每道所焊的焊縫數(shù)較平均，所以對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的焊接變形影響小。目前桑塔納前懸掛焊接消費(fèi)線、帕薩特后橋焊接消費(fèi)線均采用此方式。 焊

6、接機(jī)器人柔性系統(tǒng) 隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，汽車行業(yè)面臨種類多、批量少的改型性的新車型需求，要求焊接機(jī)器人系統(tǒng)必需高度柔性化。焊接機(jī)器人系統(tǒng)的柔性化，即：順應(yīng)于不同零件的焊接夾具；能短時(shí)間內(nèi)快速互換氣、電信號(hào)、配管、配線快速改換；控制程序必需能預(yù)置和快速轉(zhuǎn)換，最大程度地發(fā)揚(yáng)機(jī)器人特點(diǎn)以使一套機(jī)器人系統(tǒng)能根據(jù)需求焊接多種零件和順應(yīng)產(chǎn)品多樣化和改良的要求?？煽焖倩Q夾具的二、四工位焊接機(jī)器人系統(tǒng)能表達(dá)系統(tǒng)柔性化。 二工位點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng) 見圖8系統(tǒng)由一臺(tái)規(guī)范的點(diǎn)焊機(jī)器人、兩個(gè)采用機(jī)器人外部軸伺服驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)任務(wù)平臺(tái)及電極修磨器、冷卻系統(tǒng)等周邊安裝組成。其柔性主要表達(dá)在以下幾點(diǎn)：給規(guī)范點(diǎn)焊機(jī)器人配備了快速交換銜

7、接器。經(jīng)過快速交換銜接器，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人焊鉗的快速自動(dòng)改換，不但可滿足復(fù)雜產(chǎn)品各個(gè)部位的焊點(diǎn)焊接，而且，在改換產(chǎn)品時(shí)，只需改換適宜的焊鉗就可以了。 柔性的系統(tǒng)控制。該系統(tǒng)的主控系統(tǒng)采用PLC為主控單元，配以遠(yuǎn)程I/O模塊，經(jīng)過機(jī)器人的遠(yuǎn)程I/O模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人、夾具、夾具任務(wù)平臺(tái)及周邊安裝的控制。PLC程序采用構(gòu)造化方式編制，各個(gè)子程序分別對(duì)應(yīng)于一個(gè)功能，對(duì)于不同工件，只需調(diào)用或修正不同子程序，不需重新編程。不同產(chǎn)品的焊接內(nèi)容及夾具氣缸的動(dòng)作關(guān)系的設(shè)計(jì)和操作完成后，可以長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存，改換產(chǎn)品時(shí)可直接調(diào)用。操作控制采用觸摸屏，減少了大量復(fù)雜的連線，同時(shí)可以為不同工件專門設(shè)計(jì)不同的操作及形狀顯示界面

8、。 采用機(jī)器人外部軸伺服驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)任務(wù)平臺(tái)。該平臺(tái)除可以接受較大的徑向和軸向力外，同時(shí)采用機(jī)器人外部軸伺服驅(qū)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)臺(tái)，從而使轉(zhuǎn)臺(tái)有極好的啟停特性，并與機(jī)器人實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)多工位焊接。在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上裝有遠(yuǎn)程模塊，轉(zhuǎn)臺(tái)中心留有氣路和電路出口公用快速接頭和多芯插口，以便使夾具可快速裝拆。 這套系統(tǒng)已勝利的消費(fèi)了金杯副車架、后橋及派力奧橫梁、擺臂等多種產(chǎn)品，且產(chǎn)品改換方便快捷。 四工位的弧焊機(jī)器人系統(tǒng) 該系統(tǒng)有兩臺(tái)KR15弧焊機(jī)器人、一個(gè)四工位旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)臺(tái)、夾具回轉(zhuǎn)變位安裝及清槍器、焊機(jī)等周邊安裝組成。其柔性主要表達(dá)在機(jī)器人任務(wù)范圍較大，功能較全。夾具回轉(zhuǎn)變位安裝安裝法蘭上裝有遠(yuǎn)程模塊，遠(yuǎn)程模塊

9、預(yù)留多芯航空插頭，在改換夾具時(shí)，可方便地與夾具上的相應(yīng)接口銜接。夾具回轉(zhuǎn)變位安裝端部有緊縮空氣快速接頭，可方便快速地與夾具的氣路銜接，在23分鐘內(nèi)便可以實(shí)現(xiàn)新夾具與變位器的機(jī)械銜接。 機(jī)器人焊接新技術(shù)運(yùn)用 TCPtool center point工具中心點(diǎn)自動(dòng)校零技術(shù) 焊接機(jī)器人的工具中心點(diǎn)就是焊槍的中心點(diǎn)，TCP的零位精度直接影響著焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。但在實(shí)踐消費(fèi)中不可防止會(huì)發(fā)生焊槍與夾具之間的碰撞等不可預(yù)見性要素導(dǎo)致TCP位置偏離。通常的做法是利用手動(dòng)進(jìn)展機(jī)器人TCP校零，但普通全過程需求30分鐘才干完成，影響消費(fèi)效率。TCP自動(dòng)校零是用在機(jī)器人焊接中的一項(xiàng)新技術(shù)，它的硬件設(shè)備是由一梯形固定

10、支座和一組激光傳感器組成。當(dāng)焊槍以不同姿態(tài)經(jīng)過TCP支座時(shí)，激光傳感器都將記錄下的數(shù)據(jù)傳送到CPU與最初設(shè)定值進(jìn)展比較與計(jì)算。當(dāng)TCP發(fā)生偏離時(shí)，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)校零程序，自動(dòng)對(duì)每根軸的角度進(jìn)展調(diào)整，并在最少的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)TCP零位。 目前在波羅后橋及帕薩特副車架的機(jī)器人焊接消費(fèi)線上均采用了該技術(shù)，大大方便了設(shè)備調(diào)整，節(jié)約了調(diào)整時(shí)間，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。 雙絲高速焊接技術(shù) 雙絲高速焊不僅焊接效率比傳統(tǒng)焊接方式高，而且熱影響區(qū)小，產(chǎn)品的疲勞強(qiáng)度有所提高。目前雙絲焊主要有兩種方式：一種是Twin arc法，另一種為Tandem法。焊接設(shè)備的根本組成類似，都是由兩個(gè)焊接電源、兩個(gè)送絲機(jī)和一個(gè)共用的送雙絲

11、的電纜。為了防止同相位的兩個(gè)電弧的相互關(guān)擾，常采用脈沖MIG/脈沖MAG焊法，并堅(jiān)持兩個(gè)電弧輪番交替熄滅。這樣一來，就要求一個(gè)協(xié)同控制器保證兩個(gè)電源的輸出電流波形相位相差180如圖9。當(dāng)焊接參數(shù)設(shè)置到最正確時(shí)，脈沖電弧能得到無短路、幾乎無飛濺的過渡過程，真正做到“一個(gè)脈沖過渡一個(gè)熔滴，每個(gè)熔滴的大小幾乎完全一樣，其大小是由電弧功率來決議。目前在波羅下?lián)u臂焊接中采用了Tandem方式，主槍與次槍均采用脈沖式，其焊接速度可達(dá)30mm/s， 不但提高了焊接效率，而且產(chǎn)品疲勞強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于類似的單絲焊。 機(jī)器人等離子切割技術(shù) 對(duì)機(jī)器人焊接質(zhì)量提出高要求，勢(shì)必對(duì)沖制件的匹配性提出了更高要求。尤其是針對(duì)管狀

12、件的相貫線形焊縫，對(duì)沖制件的匹配輪廓度要求小于0.5mm,傳統(tǒng)的沖壓工藝很難直接保證到達(dá)此要求，于是，機(jī)器人等離子切割走進(jìn)了汽車底盤零部件焊接消費(fèi)線。機(jī)器人等離子切割是由普通的抓舉機(jī)器人持等離子割炬按機(jī)器人編程軌跡進(jìn)展勻速切割，氧氣作為切割氣體，氮?dú)馄鹁S護(hù)作用，所切割工件邊緣平滑，輪廓度小于0.3mm，保證焊接的質(zhì)量穩(wěn)定。當(dāng)產(chǎn)品尺寸需求改良時(shí)，無需對(duì)沖壓模具進(jìn)展改良，只需對(duì)機(jī)器人切割軌跡進(jìn)展簡(jiǎn)單的調(diào)整即可滿足消費(fèi)，可節(jié)約大量消費(fèi)本錢。 模塊式夾緊機(jī)構(gòu)的運(yùn)用 在傳統(tǒng)的底盤焊接機(jī)器人系統(tǒng)中夾具通常采用的是四連桿機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)有夾緊和自鎖的功能，但構(gòu)造體積較大，影響了機(jī)器人的焊接空間位置。目前一種全新

13、的模塊化夾緊機(jī)構(gòu)已溶入到了機(jī)器人焊接系統(tǒng)中，首先是通用性強(qiáng)，各夾緊機(jī)構(gòu)可方便互換，只需有幾套規(guī)范的備件即可保證正常消費(fèi)。其次采用的是全封鎖的構(gòu)造，對(duì)氣缸起到了很好的維護(hù)和光滑作用，有效地防止了焊接飛濺對(duì)氣缸活塞和連桿機(jī)構(gòu)的破壞。另外這種機(jī)構(gòu)可以方便地對(duì)夾緊行程和自鎖角度進(jìn)展調(diào)理。在今后的機(jī)器人焊接系統(tǒng)的夾具部分將會(huì)更多的采用該構(gòu)造方式。機(jī)器人焊接技術(shù)的開展 機(jī)器人離線編程及遠(yuǎn)程診斷技術(shù) 為適宜機(jī)器人焊接消費(fèi)線的消費(fèi)節(jié)拍和調(diào)試需求，機(jī)器人離線編程及遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的運(yùn)用已迫在眉睫。離線編程軟件可直接進(jìn)展模擬運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)將離線程序輸入機(jī)器人后只需對(duì)其中的焊接空間點(diǎn)的位置進(jìn)展修正既可滿足實(shí)踐消費(fèi)。另外使機(jī)器人具有遠(yuǎn)程診斷才干，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)離工廠現(xiàn)場(chǎng)了解機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)情況，在機(jī)器人系統(tǒng)尤其是機(jī)器人控制器出現(xiàn)缺點(diǎn)時(shí)對(duì)其進(jìn)展及時(shí)有效的診斷與維護(hù)，從而大大縮短缺點(diǎn)處置時(shí)間，節(jié)約維護(hù)本錢，是非常有意義的。 焊縫自動(dòng)跟蹤技術(shù) 焊接機(jī)器人短少對(duì)工件的自順應(yīng)才干，效果比較好的是用激光視覺傳感器系統(tǒng)，它可以自動(dòng)識(shí)別焊縫位置，在空間中尋覓和跟蹤焊縫、尋覓焊縫起、終點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)焊槍跟隨焊縫位置自順應(yīng)控制。但這種方法不太適宜轎車底盤零件的焊接，因轎車底盤零件機(jī)器人系統(tǒng)的夾具允許機(jī)器人任務(wù)空間范圍很小，根本不允