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当前,工程机械类厂家采用焊接机器人进行生产的情况越来越多,松下中厚板专用机器人以其先进的技术功能,在该行业领域得到了广泛应用。

焊接技术作为制造业的传统基础工艺与技术,在工业中应用的历史并不长,但它的发展却是非常迅速的。焊接机器人是在工业机器人的基础上发展起来的先进焊接设备,是从事焊接的工业机器人。20世纪80年代后,结构件的下料、制件工艺逐步实现了数控化,提高了结构件的制件质量。因而,国际上也越来越广泛地采用焊接机器人系统代替人工焊接。焊接机器人生产的柔性、焊接工艺的优化性,对劳动强度和工作进程的改善,对产品质量的提高以及其缩短工作时间,提高工作效率和降低劳动成本,已逐步为人们所认识和接受。在国外焊接机器人已广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械等行业的大中小型企业。瑞典的沃尔沃、德国宝玛格、日本的神钢、韩国的大宇等都是中厚板工业机器人应用的典型。在焊接生产领域中,应用焊接机器人已成为一个国家焊接技术和焊接自动化水平的重要标志。

我国是国际工程机械制造业的四大基地之一(美国、日本、欧盟、中国)。传统的手工焊工艺落后,焊接质量不稳定,随着工程机械产品市场的国际化,市场对工程机械产品的技术性能、焊接质量和外观质量的要求越来越高。因此,工程机械产品厂家采用焊接机器人进行生产的越来越多。

松下中厚板专用机器人的特点

松下机器人焊接技术在世界处于领先地位。松下公司开发的中厚板专用机器人,应用重点是工程机械行业,从2005年至今,在国内已成功应用近百套。松下中厚板专用机器人焊接系统能够得到广泛成功应用,有其自身的特点,下面结合一套具体的典型系统对其主要特点进行说明(如图1为某公司在2005年购买的一套机器人系统,用于焊接挖掘机大臂):

1.采用松下专用中厚板软件

使用此软件能大大提高中厚板的示教效率,方便操作者示教程序。其特点为:

(1)当每条焊缝需焊接多层多道时,使用此软件只需示教一层,其它层次的焊接程序只需轻松设定而不需再次示教,即只需示教第一层,第二层、第三层只需设定焊枪高度、焊枪角度、焊接参数即可;同时软件中还可根据需要,设定相临两道焊缝间连接形式,既可每道焊缝从头至尾的焊接,也可从头-尾-尾-头不断弧连续焊接。

(2)焊接参数模块化:适用于本系统工件的焊接电流、电压、焊接速度、摆动方式、摆动幅度及补偿数值等可作为多个数据库模块存入机器人内存中,哪段焊缝适用哪个参数模块直接调用即可。

(3)独特的幅度可变的摆动控制。摆动开始位置与结束位置摆动幅度的示教间隔不同时,程序将一边把摆幅自开始位置向结束位置直线改变,一边示教再现焊接。如图2工件两端宽窄不一,使用此功能机器人将自动调整摆幅,保证整条焊道熔深及焊脚高度一致,从而保证焊接质量。

 

2.配备接触传感器

接触传感是用于检测对象工件位置偏移的一种手段。当工件一致性不能满足焊接要求时,在焊接前用其自动判断焊接偏差。其原理是焊接机器人在焊接前,打开该功能,焊丝相对于母材形成电压差,当焊丝慢慢接近焊接母材,与母材碰触时将会导电(或放电),此时机器人检测出对象工件,并可以记忆该位置。在示教时,接触传感器检测出一个工件位置(基准位),再现时再检测出一个工件位置,两个位置相减,即计算出偏差量,根据偏差量,机器人计算出补偿量,并将补偿量反映在该点的执行位置上。

松下接触传感的一个重要特点是跟踪动作模式图库化。传感动作须根据焊接位置以及开坡口的形状、朝向、偏移方向等,采用最适合的传感动作。松下软件预先已将各种基本传感动作做成了动作程序库,对应各种不同形状的传感,使用时只需选择相应动作程序库,从而可以大幅度提高工作效率。

3.配备坡口接触传感器

坡口接触传感器(如图3)是相对接触传感功能的扩张软件,用于坡口位置不一致的位置判断。从无坡口的位置向坡口位置边移动边传感,最终检测出坡口位置;也可用于检测坡口大小不一的情形。

4.配备电弧传感器

电弧传感器是通过检测焊接电流的变化而跟踪焊缝的。其原理:在对角焊缝进行摆动焊接时,在摆动两端和中央,由于电弧长度发生变化,所以焊接电流强度也发生变化。摆动中心与角焊缝中心的偏差即成为焊接电流左右变化的平衡差。电弧传感器捕捉此焊接电流的变化情况进行位置补偿。电弧传感的基本功能是对由于焊接材料的热变形、反翘等引起的焊缝偏移进行仿形控制。

 

5.传感专用焊枪

传感专用焊枪是松下公司提高传感准确性的关键一环。在进行接触传感时,传感功能打开,气动送丝机松开,气动焊枪气缸夹紧焊丝,然后进行传感,焊丝接触工件时导电瞬间焊丝不回抽、不移动,消除了焊丝回抽等对传感工件偏移量判断的影响,从而保证了工件偏移判断的准确。

6.柔性化电气、机械设计功能

为提高机器人系统对产品的适应性,采用了柔性化的机械和电气设计。

(1)机械设计中,工件设两端支撑,一端固定,另一端在一定范围内可调,实现机械结构的柔性化。在可调整范围内的工件,均可在此机器人工作站实现编程焊接。

(2)电气柔性设计中,主要采用一个2位DIP拨码开关,通过两位十进制方式来对应产品的程序号,不同的工件对应不同的程序,不同程序又对应不同编码;工件焊接前,只需选择对应编码,按动启动钮,即可执行相应程序。选择范围为01—99。既简单又实用,且容易实现 。

松下中厚板专用机器人的应用

松下中厚板专用机器人6项新的技术是专门针对中厚板产品开发的,其先进的技术功能对提高中厚板产品焊接质量,扩大产品适应面效果明显,起到了明确控制产品产量、提高劳动生产率、节约材料消耗以及降低生产和管理成本的重要作用。松下中厚板专用机器人系统可广泛应用于挖掘机、装载机、推土机 、打桩机、钻孔机及自卸车等各种工程机械零部件的焊接生产。

 

此外,松下中厚板专用机器人通过升级机器人软件、更换双丝焊枪、增加焊机和送丝机等还可转换为双丝焊系统。双丝高速焊不仅焊接效率比传统焊接方式高,而且热影响区小。使用双丝焊,薄板焊接时焊接速度可大幅提高;中厚板焊接时可提高熔敷效率,是一种高速高效、应用广泛的先进焊接技术,能进一步提高焊接效

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