九德智能:低压电气柜焊接机器人自动化解决方案

发布时间:2021-01-02 14:47编辑/校对:九德机器人文章出处:九德机器人

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焊接技术是一门古老而又现代的加工工艺,古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊。我国商朝制造的铁刃铜钺就是铁和铜的铸焊件,春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘龙,它是分段钎焊连接而成。经专家分析所用的与现代软钎料成分相近。战国时期制造的刀剑,刀刃为钢,刀背为熟铁,一般是经过加热锻焊而成的。

焊接技术进步的突出的表现是焊接过程由机械化向自动化、数字化和智能化全面发展。焊接机器的应用是焊接过程高度自动化的重要标志。目前国内各个工业制造加工领域大量采用机器人替代人工作业,其中焊接机器人占全部机器人比重的60%以上。而将焊接机器人用于焊接生产的部门和行业也非常广泛,如汽车、摩托车、工程机械以及机械加工等。当然使用弧焊焊接机器人的优势也是非常显著的:
安川焊接机器人MA1440
1、稳定及提高产品质量,降低返工率或废品率。

2、使生产系统通用化,便于产品改型。

3、提高劳动生产率,降低生产成本。

4、改善劳动环境,保障生产安全。

5、降低操作工人对工种的熟练程度,不再要求每位操作者都是熟练工种。 

6、解决劳动力或熟练工不足等。正因如此,除一些大型企业外,越来越多的中小企业也希望使用弧焊焊接机器人。为此九德智能装备有限公司推出一些弧焊机器人的成功应用范例,将其系统构成、系统特征、焊接工艺特点、使用效果等以及其它一些行业案例介绍给大家,以期共同推动弧焊机器人应用水平的进一步提高。

九德智能装备—低压电气柜柜体的焊接机器人自动化焊接生产解决方案

低压电气柜是电气行业使用数量较大的一种产品。开关柜柜体是开关柜内工作量最大的部件。一个柜体约有80-100条焊缝,总长2米左右。柜体体积适中,非常适合用一个小型焊接机器人弧焊工作站完成焊接工作。柜体上的焊缝均为直线形,但空间布置复杂,内腔体积狭小且零件较多。由此可见柜体焊接在焊接参数选择上不是难点,其关键在于以下几个要素:

1、生产流程的分配

2、卡具的设计制造

3、生产节拍能否满足要求

一、 焊接机器人弧焊工作站系统构成与系统特征

系统选用一台弧焊焊接机器人、一套自动化焊接设备(焊接电源)、一台焊接变位机、一套焊接夹具及机器人周边辅助设备构成。该机器人负载6kg,垂直伸长度2511mm,水平伸长度1440mm,机器人本体重量130kg。自动化焊接设备(焊接电源)选用奥地利伏能士/福尼斯公司生产的MIG/MAG TPS-CMT焊机,伏能士/福尼斯焊机MIG/MAG TPS-CMT是工艺CMT冷焊接工艺,CMT意味着所有材料的杰出应用结果,是世界上最稳定的电弧。焊接变位机是由交流伺服电机驱动的具有外部轴功能的单回转首尾架式机构,承载350Kg。焊接夹具是以气缸驱动的自动夹具。系统采用人工上下料,焊接机器人自动化焊接的形式。在焊接生产过程中焊接变位机可配合焊接机器人任意翻转,以使焊缝与焊枪保持最佳焊接姿态。

二、焊接机器人弧焊工作站产品特点及焊接要求

焊接机器人弧焊工作站对于一个生产车间来说并不是一个独立的环节,它关系到其前后各环节,尤其是提供焊接坯料的生产环节。因为焊接机器人是采用示教再现方式完成动作轨迹,其自身的重复定位精度是很高的(±0.1),这样工件的精度就影响着焊接机器人焊接的可行性。通常焊接机器人要求精确一致的工件装配,如果提供焊接机器人高精度的工件,就能快速焊出高质量的焊缝。同时低精度情况也可通过增加跟踪功能来完成焊接生产,但这势必增大投资,降低生产效率。

综上所述,低压电气开关柜的钢板全部由激光切割下料,可以达到很高的精度。但有时也存在一致性问题,这主要是下料时钢板定位不准引起的。在估算焊接机器人焊接所能允许的工件偏差时,通常是以焊丝直径的一半为标准,当超过这一界限时,就不能正常焊接。这个偏差包括工件本身的误差和焊接夹具的定位误差两个方面。

九德智能:低压电气柜焊接机器人自动化解决方案

三、 焊接机器人弧焊工作站卡具设计

卡具在焊接机器人焊接中起着关键性作用。很多焊接机器人系统的成败也就是卡具设计的成败与手工焊卡做比较,机器人卡具在设计思想方法上有其完全不同之处,是一项专业性很强的工作,要求具有特殊领域的丰富经验。

1、焊接机器人并不具备自我判断能力,它每一次都是一丝不苟地执行编程员示教过的工作,这就对卡具的精确度提出很高要求,不止是为了保证工件本身精度也是为保证焊接机器人能正常完成焊接工作。因此焊接机器人卡具一般都要进行严格的精度检测。当然这些还不是问题的关键,关键是当工件误差较大时,卡具如何避免或减小这些误差对机器人焊接的不良影响,从而避免使用昂贵的焊缝跟踪功能。如在低压电器柜柜体焊接中,大槽型板宽度误差为3.8mm,高度误差为2.2mm,这么大误差,焊接机器人根本无法容忍。为此在与用户讨论方案时,就提出该件无法完全施焊,但可进行单侧焊接,剩余一侧由手工来补焊。这样在焊接夹具设计时就可以采用单侧定位,另一侧加弹性挡块的方式定位以适应不同尺寸工件的定位要求。

2、焊接机器人远不如人灵活,焊接机器人的自动焊枪比手工焊枪大,这样在设计卡具时,就要考虑有充足的空间、路径供焊枪使用。要对工件上所有焊缝都进行校核,为了获得好的焊接姿态,建议卡具越纤细越好,为了保证卡具的可靠性,卡具越粗壮越好,这是一对矛盾,有时通过牺牲一定的焊接姿态来解决,但必须经过焊接试验。有一些焊缝是焊接机器人根本无法完成的,这是焊接机器人自身特点决定的。作为焊接机器人系统的使用者应当明白,使用焊接机器人的真正意义并不是代替人工的所有工作,而是取其所长,做其擅长干的工作,这样才能充分发挥焊接机器人的作用,否则什么都想干,结果什么都干不好。

3、复杂工件最好分几道工序完成,一方面卡具可以简单一些,可靠一些,另一方面也便于焊枪运行自如。自动焊工序安排不过来时,可以增加手工预焊工序,先将一些零件点固(相当于同时定位夹紧),然后再与其它零件一起焊接,此外预焊卡具也必须考虑精度要求。

4、焊接热变形是焊接过程中最难以把握的现象,也给卡具设计带来一些新的课题。首先要考虑用户对工件变形的允许程度,通过分解焊接工序,改善焊接顺序,尽可能减小焊接变形;同时还应考虑焊后工件的卸载问题,有时需增加助力机构将工件顶出或将定位销拔出。

5、卡具设计还应充分考虑减轻操作人员的劳动强度,提高人身和设备的安全性。卡具应能够自动判断夹紧是否到位,工件是否有误,各机构动作顺序是否正确等因素。

四、 焊接机器人弧焊工作站生产节拍及生产效率

九德公司作为焊接机器人厂家和安川焊接机器人系统应用集成商,通常根据用户的工件要求,预算出生产节拍,但无论如何这与实际生产是存在偏差的。当生产节拍成为一个重要因素时,应当通过试验来测量实际值。缩短生产节拍可以提高生产率。对于单工位生产,除去焊接时间以外的辅助时间对生产节拍有直接影响,因为在这段时间内焊接机器人只能等待,对于双工位以上的系统,辅助时间的影响就小多了,只要辅助时间不超过焊接作业时间,就可认为没有影响,因此常规的焊接机器人工作站都采用双工位形式。

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