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    焊接機器人在焊接生產中的最新應用技術天凌高實業 2017年12月26日

      一、雙絲焊接技術

      近年來由于我國汽車、集裝箱、機車車輛、工程機械等行業的高速發展,對高速焊和高熔敷效率焊接的需求越來越多。雙絲焊是近年來發展起來的一種高速高效焊接方法,焊接薄板時可以顯著提高焊接速度,達到3~6m/min,焊接厚板時可以提高熔敷效率。除了高速高效外,雙絲焊接還有其它的工藝特點:在熔敷效率增加時保持較低的熱輸入,熱影響區小,焊接變形小,焊接氣孔率低等。

      由于焊接速度非常高,特別適合采用機器人焊接,因此可以說機器人的應用也推動了這一先進焊接技術的發展。

      目前雙絲焊主要有2種方式:1種是Twin arc法,另1種為Tandem法。焊接設備的基本組成類似,都是由2個焊接電源、2個送絲機和1個共用的送雙絲的電纜。為了防止同相位的2個電弧的相互干擾,常采用脈沖MIG/脈沖MAG焊法,并保持2個電弧輪流交替燃燒。這樣一來,就要求1個協同控制器保證2個電源的輸出電流波形相位相差180°。當焊接參數設置到最佳時,脈沖電弧能得到無短路、幾乎無飛濺的過渡過程,真正做到“1個脈沖過渡1個熔滴”,每個熔滴的大小幾乎完全相同,其大小是由電弧功率來決定。 Twin arc法的主要生產廠家有德國的SKS、Benzel和Nimark公司,美國的Miller公司。Tandem法的要廠家有德國的Cloos、奧地利 Fronius和美國Lincoln公司。據德國Cloos公司介紹,采用Tandem法焊接2~3mm薄板時,焊接速度可達6m/min,焊接8mm以上厚板時,熔敷效率可達24Kg/h。

      二、TCP自動校零技術(tool center point工具中心點)

      焊接機器人的工具中心點就是焊槍的焊絲的端點,因此TCP的零位精度直接影響著焊接質量的穩定性。但在實際生產中不可避免會發生焊槍與夾具之間的碰撞等不可預見性因素導致TCP位置偏離。通常的做法是利用手動進行機器人TCP校零,但一般全過程需要30分鐘才能完成,影響生產效率。TCP自動校零是用在機器人焊接中的一項新技術,它的硬件設施是由一梯形固定支座和一組激光傳感器組成。當焊槍以不同姿態經過TCP支座時,激光傳感器都將記錄下的數據傳遞到CPU與最初設定值進行比較與計算。當TCP發生偏離時,機器人會自動運行校零程序,自動對每根軸的角度進行調整,并在最少的時間內恢復TCP零位。

      三、激光/電弧復合焊接技術

      激光/電弧復合焊接技術是激光焊接與氣體保護焊的聯合,兩種焊接熱源同時作用于一個焊接熔池。該技術的研究最早出現在上世紀70年代末,但由于激光器的昂貴價格,限制了其在工業中的應用。隨著激光器和電弧焊設備性能的提高,以及激光器價格的不斷降低,同時為了滿足生產的迫切需求,激光/電弧復合焊接技術近年來成為焊接領域最重要的研究課題之一。

      激光/電弧復合焊接技術有多種形式的組合,有激光/TIG、激光/MAG和激光/MAG等。

      激光/電弧復合焊接技術之所以受到青睞是由于其兼各熱源之長而補各自之短,具有1+1>2或更多的“協同效應”。與激光焊接相比,對裝配間隙的要求降低,因而降低了焊前工件制備成本;另外由于有填充焊絲消除了激光焊接時存在的固有缺陷,焊縫更加致密。與電弧焊相比提高了電弧的穩定性和功率密度,提高了焊接速度和焊縫熔深,熱影響區變小,降低了工件的變形,消除了起弧時的熔化不良缺陷。在這點上特別適合鋁及其合金的焊接。

      激光/電弧復合焊接技術是對激光焊接的重大發展,焊接同樣板厚的材料可降低激光功率一半左右,因此大大降低了企業的投資成本,該技術的發展對推動激光焊接的普及將起重要的作用。

      四、機器人焊接夾具數字模塊化應用技術

      機器人焊接夾具采用三維柔性組合夾具,使用CAD及Pro/E設計系統,可以非常簡便地對樣件進行模擬裝配,精確的模塊尺寸能保證裝配精度。它是由通過標準化、系列化、通用化設計而成的各種形狀、規格和用途的模塊元件,模塊之間以搭積木的方式通過鎖緊銷快速連接而成的一種三維定位夾緊系統。在使用時,根據工件的加工要求從中選擇適用的元件或部件可以組裝成各種專用夾具工裝。它是一種可以自由組合的萬能夾具,可適應不同的工件形狀,幾套夾具系統就可以替代大量高成本的專用工裝,使用該工裝后,可以省去因產品變化而投入的專用工裝的費用和時間。

      在裝配或焊接過程中,使用標準的支撐角鐵、定位角尺、定位平尺、平面角尺、角度器、快速鎖緊銷、連接銷、夾緊器(壓緊器)、U型方箱(L型方箱)等模塊元件,能夠對工件精確定位,需要焊接的工件可以被穩定地固定在各個定位點或定位面上。如果工件本身的幾何尺寸不準確,也可以很快被檢測出來,在初加工工序中便被消除。工裝平臺和模塊的表面經過特殊處理,使焊接時產生的飛濺不容易粘在其工作表面。定位模塊和鎖緊銷表面經過淬火處理,使其不易磨損、經久耐用。

      五、伺服焊鉗技術的汽車裝焊工藝中的應用

      伺服機器人焊鉗,就是利用伺服電機替代壓縮空氣做為動力源的一種新型焊鉗。它具有以下優點:

      1、提高車身的表面質量

      伺服焊鉗由于采用的是伺服電機,電極的動作速度在接觸到工件前,可由高速準確地調整到低速,這樣,就可以形成電極對工件的軟接觸,減輕電極沖擊所造成的壓痕,從而也減輕了后序車身表面修磨處理量,提高了車身質量。而且,應用伺服控制技術可以對焊接參數進行數字化控制管理,可以保證提供出最適焊接參數數據,保證焊接質量。

      2、改善作業環境

      由于電極對工件的是軟接觸,可以減輕沖擊噪音,也不會出現使用氣動焊鉗時所造成的排氣噪音。改善了現場的作業環境。

      3、高生產效率

      伺服焊鉗的加壓開放動作由焊接機器人來自動控制。與氣動焊鉗相比,伺服焊鉗的動作路徑可以控制到最短化,縮短生產節拍,提高生產效率。

      目前,從投資的角度來考慮,購買伺服焊鉗設備的一次投入較高,因此,伺服焊鉗還不能被廣泛采用。但是,考慮到伺服焊鉗的優勢,例如伺服焊鉗的軟接觸化,對工件的沖擊可減輕,從而可以相對減少焊接夾具夾緊機構的數量,削減夾具的費用等,也可以減少生產線的整體投資額,伺服焊鉗仍有其廣闊的應用空間。因此,隨著發展,伺服焊鉗會越來越多應用于生產線上。

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