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焊接机器人在叉车车架焊接上的应用

2017/12/19    来源:互联网    作者:房林林      
关键字:机器人  叉车车架  焊接  解决方案  
随着焊接机器人行业的不断升级发展,用机器人逐步取代人工进行焊接已成为工程机械行业发展的必然趋势。现以焊接机器人应用于内燃叉车车架的焊接为例,介绍了焊接机器人在叉车车架焊接中如何搭建焊接工作站,并分析了现场调试中出现的问题及解决方法。

0 引言

    焊接机器人由于具有生产过程自动化、劳动强度小、生产效率高、产品焊接质量稳定、可持续作业等优点,在工程机械系统中得到了广泛应用。我国焊接机器人最先主要应用于汽车行业,工程机械行业应用焊接机器人较晚,目前处于引进消化阶段。本文以ABB机器人焊接内燃叉车车架的焊接系统为例,具体介绍焊接机器人在叉车车架焊接上的应用,主要包括:如何选型搭建工作站,以及在调试过程中出现的常见问题及如何解决。

1 前期焊接工作站的搭建

    在前期,笔者通过到客户现场参观以及同客户沟通,了解到了焊接工件——叉车车架的焊接特点。根据叉车车架的结构及焊接工艺,笔者用机器人专用的三维模拟软件初步搭建了一个焊接工作站。

1.1 机器人设备的选型

    首先,根据叉车车架的焊接工艺以及客户的预算标准,选择我司一款专用的弧焊机器人IRB 1520,它有6个操纵器轴,上臂结构紧凑,专为弧焊的集成而设计。控制系统配备IRC5控制器,该控制器包含控制机械臂、附加轴和外围设备所需的电子装置。标配控制软件支持机器人系统的方方面面,如动作控制、应用程序的开发和执行以及通信等。

1.2 焊接系统的配置

    在焊接工作中,焊接系统的配置十分重要,在机器人焊接工作站中,所选的焊接系统除满足焊接工件的一般焊接工艺要求外,还必须与机器人系统相匹配。

    因为客户现场手工焊用的是松下的焊接电源,所以他们希望机器人焊接工作站仍选用松下焊接电源。但笔者查阅松下送丝机和焊枪的接线图,发现其和ABB的机器人系统无法连接,所以建议客户选用和ABB机器人控制系统相匹配的肯比的焊接系统。安装在肯比焊接电源上的DeviceNet用于机器人控制器IRC5与电源之间的通信。

1.3 变位机和外围设备的选型

    由于叉车车架是由多个工件拼装而成,体积和重量相对较大,笔者放弃了选用小工件所用的尾架式变位机,改用头、尾架式变位机,其驱动部分选用了ABB伺服电机、减速机以及回转支撑。这样整个变位机的结构就很紧凑,承受的力矩很大,精度很高。在前期模拟时,选用的是单工位,在工件的上料和下料过程中,机器人处于停止工作的状态,达不到客户所要求的生产节拍。为使机器人一直处于工作状态,提高生产节拍,后经项目组讨论决定选用双工位,这样在一个工件焊接完成后,机器人可以立即焊接下一个工件(图1)。

    1

    图1 叉车车架双工位机器人焊接工作站

2 现场调试中出现的主要问题及解决方案

    前期工作站搭建完成后,在正式进入生产前调试工作是必须的。因为在现场调试过程中会出现一些实际性的问题,只有这些问题得到解决,在正式投入生产时才能保证焊接工作的顺利进行。这个项目在调试过程中也遇到了一些问题,机器人焊接叉车车架的调试中出现的主要问题及解决方案具体如下:

2.1 在圆弧处出现假焊

    在车架左右挡泥板的圆弧处和油箱侧板圆弧处,经常会出现看似焊接好,但经质检检查达不到焊接工艺要求的焊缝。焊接不牢或有些地方出现假焊的情况,将会导致挡泥板与其相连接的工件直接连接强度不够。在项目调试阶段,笔者在检测油箱试漏时,有时会发现油箱侧板圆弧处出现侧漏,经检测发现油箱侧板圆弧处焊缝质量达不到要求。通过现场实际反复调试实验并对焊接工件进行分析得知,有些油箱侧板圆弧处折弯公差大,使得拼装时圆弧度不一,导致机器人寻找焊缝时会出现偏移,发生假焊。

    针对以上情况采取两个措施方案:(1)编程时在圆弧处增加程序点,并降低速度;,保证圆弧处焊缝的焊接达到焊接工艺要求。(2)更改运动指令,在原指令MoveC的基础上采用MoveCDO运动指令,因为这个指令机器人是通过中间点以圆弧运动方式运动至目标点,并且在目标点将相应输出信号设置为相应值,在原来指令的基础上增加信号输出功能。改进程序后,对多个焊接工件进行检测,发现不再出现假焊。

2.2 在工件折弯处出现漏焊

    叉车车架组装时有些是折弯件,这些件的折弯弧度或折弯角度会有所偏差。所以在拼装时,对应的这些焊缝的位置会发生偏移。因为机器人是事先拟定焊接位置的,所以当焊接位置发生偏移时,机器人无法识别,将导敛此处焊缝出现漏焊或只焊接边缘。这些漏焊的焊缝需要后期焊工手工补焊,影响了作效率,也使运用自动化的效率和成果受剑厂影响。

责任编辑:张纯子
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