机器人自动焊接生产线在钣金行业应用

随着钣金行业制件高品质，精益化生产的日益提升，机器人自动化焊接技术在行业得到了推广和应用，本文中笔者要介绍的是LAG葛世国际的一款机器人自动焊接生产线。该机器人自动焊接生产线（图1）主要用于电梯行业下横梁和轿底梁的自动化焊接，焊接时先将工件采用人工、悬臂吊或叉车方式上料，然后通过人工对下横梁或轿底梁进行拼装，拼装后的工件也可利用旋转变位机进行焊接位置调整，旋转至焊接工位，机器人焊接系统可自动完成工件的焊接。机器人自动焊接生产线主要由拼装工位、拼装夹具、焊接工位（工业机器人、焊机、自动清枪剪丝器、焊接工装、工作台）、除尘系统、中央控制系统和安全防护系统组成。机器人自动焊接生产线功能及组成部分（1）拼装夹具。使用通用夹具设计，通过人工调节夹具，适合多规格工件的焊接。工件装夹平台如图2所示。（2）焊机。FroniusMIGTPS400i焊机，配有焊枪清洁及焊丝剪切功能。具有模拟控制模式，数字化监控焊接过程，快速对焊接过程的任何变化做出反应，确保理想的焊接效果。可根据实际焊接工艺需求选配LSC低飞溅模式、PMC高性能脉冲焊模式，可通过U盘形式或者网络在线升级。（3）移动滑台。移动滑台参数如表1所示。（4）焊枪。采用世界知名品牌气体保护焊枪。（5）焊接气体。由80%氩气和20%二氧化碳组成的混合气体。（6）焊接工位。工业机器人（包括焊机和焊枪）采用世界知名品牌关节式机器人。伺服滑轨方便机器人前后移动，灵活焊接工件各部分；采用焊接工装，可实现工件的精确快速定位夹紧；自动清枪剪丝器可自动清理焊枪表面焊渣。（7）搬运机械手地轨。搬运机械手地轨参数如表2所示。（8）焊接变位机。焊接变位机上全焊夹具经过组装点焊的工件再装入全焊夹具在变位机上对各处焊点进行焊接。焊接变位机参数如表3所示。（9）控制系统。机器人焊接线分为中央控制和在线控制二级控制：中央控制控制整个生产线；在线控制分别控制各机器人和焊机。（10）除尘系统。采用高负压真空除尘装置捕捉焊接过程中产生的亚微米级焊接烟尘颗粒，达到室内排放标准。（11）安全防护系统。整个生产线设有安全防护系统，在生产过程中不允许人员进入。防护栏按照欧洲标准设计，造型美观，安全可靠。安全检修门配置电控安全锁，在门打开状态下，机器自动停止运行，并声光报警。（12）安全。设备设计符合规范，提供和安装有安全操作所必需的安全设施。机器人焊接生产线应用案例下面以电梯轿底梁组件为例介绍机器人焊接生产线典型应用案例：（1）工件材料及厚度。材料Q235-A、ST12冷轧板厚度2mm、2.5mm、3mm；工件最大外形尺寸：EMA2为2050mm×2225mm（AA×BB=2000mm×2100mm）、EMA3为2050mm×2185mm（AA×BB=2000mm×2100mm）；工件最小外形尺寸：EMA2为1050mm×1125mm（AA×BB=1000mm×1000mm）、EMA3为1050mm×1085mm（AA×BB=1000mm×1000mm），工件示意图如图3所示。（2）工件分析。1）组成工件的零件材质为Q235与ST12冷轧板，具有良好的焊接性能。2）工件规格品种多，需解决夹具通用性问题，以便适应大批量自动化生产。3）工件下料精度需满足自动化焊接需求。4）工件焊缝周围10mm内不得有影响焊接质量的油锈、水分、氧化皮等。5）工件上不得有影响定位的流挂和毛刺等缺陷因素。6）工件下料精度误差不大于±1.0mm。7）工件位置精度误差不大于±1.0mm。8）为保证焊接定位需求，应在工件上加工焊接专用定位工艺孔。（3）工艺流程。工件生产工艺流程为：上料→人工拼装→滑台移至点焊工位→搬运机械手将点焊件搬至变位机焊接工位→焊接机械手焊接→搬运机械手将焊完的工件搬至堆垛工位。1）在人工拼装工位（图4）人工进行上料，再将侧梁（事先人工点焊好的）以及底梁装在底板上，气动夹紧。2）装夹好工件移动到机械手点焊工位（图5），焊接机器人移动到此工位，进行点焊。3）点焊完成，气动夹具自动打开。4）点焊好的工件，由地轨式机械手搬运至机械手焊接工位（图6）的旋转变位机上进行自动夹紧。5）焊接机器人移动至机械手焊接工位，按照图纸要求进行全焊。根据焊缝位置不同，旋转变位机进行配合旋转。6）焊完后的工件，由搬运机械手搬运至堆垛工位（图7）。7）设备生产情况可通过工作站的显示器直接看到生产数量等统计数据。数据端口开放，满足与需方MES系统对接，需方后期需要的数据输入、输出由供方配合完成。（4）焊接工艺方案。1）除去焊缝周边油、锈及毛刺（毛刺≤0.8mm），确保零件精度符合自动化焊接要求。2）人工通过夹具对工件进行定位组装，组装完毕由滑台送入焊接区机器人点焊；焊接夹具定位工作过程如图8所示；3）工件点焊完毕由搬运机械手抓取工件至变位机定位夹紧，滑台返回组装下一工件；4）机器人自动对变位机上的工件进行全焊，焊接时变位机进行翻转变位，使工件焊缝处于最佳焊接位置，全焊完毕由搬运机械手抓取工件至下料堆垛平台；（5）设备布置图及机器人焊接工作站配置。设备三维布置图、二维布置图如图9所示。机器人焊接工作站配置如表4所示。结束语该焊接自动