橋殼焊接生產(chǎn)線中的機器人應(yīng)用

發(fā)布日期:2012-04-01    蘭生客服中心    瀏覽:4640

  隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展,焊接產(chǎn)品制造的自動化、柔性化與智能化成為必然的發(fā)展趨勢。焊接機器人由于具有通用性強、工作可靠的優(yōu)點,越來越受到人們的重視,目前,機器人系統(tǒng)已在轎車生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。某汽車生產(chǎn)集團與唐山松下產(chǎn)業(yè)機器有限公司共同開發(fā)的橋殼生產(chǎn)線,完全替代了其原有的手工生產(chǎn)線,成為目前國內(nèi)自動化程度最高的橋殼生產(chǎn)線之一。

生產(chǎn)線機器人系統(tǒng)的構(gòu)成

該生產(chǎn)線主要用于輕型卡車車橋橋殼的生產(chǎn),在選擇生產(chǎn)線設(shè)備時,需要考慮的主要內(nèi)容包括:

1、提高生產(chǎn)效率,滿足用戶生產(chǎn)要求,達到預(yù)期產(chǎn)量。

2、生產(chǎn)線柔性化,可實現(xiàn)短時間內(nèi)在多個產(chǎn)品類型之間快速切換。

3、以高度自動化降低工人勞動強度,改善工作環(huán)境。

4、提升產(chǎn)品品質(zhì),增加用戶產(chǎn)品在同行業(yè)內(nèi)的市場競爭力。

  在生產(chǎn)線中主要采用了“Y”形焊縫/三角板內(nèi)焊縫焊接機器人工作站、機器人等離子切割工作站和彈簧座/減震器支架/法蘭盤焊接機器人工作站。

機器人工作站

1、“Y”形焊縫/三角板內(nèi)焊縫焊接機器人工作站。

圖1“Y”形焊縫/三角板內(nèi)焊縫焊接機器人工作站

  根據(jù)橋殼“Y”形焊縫/三角板內(nèi)焊縫的分布特點,采用三機器人同時施焊,這樣可以有效控制焊接變形,并在很大程度上提高生產(chǎn)效率。該機器人工作站采用自動上、下料。作業(yè)時,待焊工件由自動輸送線流入相應(yīng)的位置,裝卸工件處自動對中定位裝置將其定位、舉升分中裝置分中并舉升、電動卡盤夾緊,分中裝置放松、舉升裝置落下,水平回轉(zhuǎn)工位變換裝置180°變位,將工件送入到焊接工位(同時將已焊接完成的工件送出到裝卸位置),三臺機器人系統(tǒng)開始自動焊接,上面“Y”形焊縫焊接完成后,氣動翻轉(zhuǎn)180°,三臺機器人系統(tǒng)開始自動焊接另一面“Y”形焊縫。焊接結(jié)束后,水平回轉(zhuǎn)工位變換裝置再次180°變位,將工件送入到焊接工位軸向定位及舉升裝置舉升并分中、電動卡盤松開,軸向定位及舉升裝置落下并退回,工件落在動力滾道上,由動力輥道后段將其送出工作站。同時,待焊工件由自動輸送線流入相應(yīng)的位置,開始進入下一循環(huán)。

2、機器人等離子切割工作站。
 
圖2 機器人等離子切割工作站

  采用機器人空氣等離子切割機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工火焰切割,切割速度快、切口表面光滑、垂直度好,切割效率有大幅度提高。該機器人工作站采用自動上、下料。作業(yè)時,待割工件由自動輸送線流入相應(yīng)的位置,自動對中定位裝置將其定位、舉升分中裝置分中并舉升、電動卡盤夾緊,分中裝置放松、舉升裝置落下,機器人切割系統(tǒng)開始自動切割,上面切割完成后,氣動翻轉(zhuǎn)180°,機器人切割系統(tǒng)開始自動切割另一面。切割結(jié)束后,軸向定位及舉升裝置舉升并分中、電動卡盤松開,舉升分中裝置退回并落下,殼體落在固定滾道上,由人工將殼體從固定滾道滾入線外, 一個循環(huán)結(jié)束。

3、彈簧座/減震器支架/法蘭盤焊接機器人工作站。
 
圖3 彈簧座/減震器支架/法蘭盤焊接機器人工作站

  根據(jù)該工件焊縫布局,采用雙機器人同時焊接,可有效提高焊接效率、保證焊接質(zhì)量。該機器人工作站采用自動上、下料。作業(yè)時,待焊工件由工裝板自動輸送線流入相應(yīng)的位置,移載機將工裝板上殼體夾持住并移到焊接夾具上,夾具自動分中并兩端定位,夾緊兩端,雙機器人系統(tǒng)開始自動焊接。焊接結(jié)束后,夾具松開,分中裝置退回,移載機夾持住殼體并移載到工裝板自動輸送線相應(yīng)的位置,經(jīng)檢測開關(guān)確認后,工裝板自動輸送線移動并輸送至下一工序,一個循環(huán)結(jié)束。

電器控制系統(tǒng)

1、采用日本三菱FX2N系列作為控制核心;

2、系統(tǒng)配有人機交互界面(觸摸屏為PRO FACE),能夠完成工作類型選擇、運行狀態(tài)顯示、系統(tǒng)信息顯示、手動控制系統(tǒng)、緊急停止、報警解除等操作;

3、具有保護氣壓力異常、PLC異常等異常情況的聲光報警功能;

4、主要由系統(tǒng)控制柜、操作盤(觸摸屏)等構(gòu)成。
為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,PLC采用I/O與機器人進行信號交互和對系統(tǒng)夾具的控制,避免了外界干擾帶來的影響。

機器人焊接與切割系統(tǒng)

  機器人型號為Pana-Robot VR-006GⅡ,該型號具有6軸獨立關(guān)節(jié),運動平滑靈活,效率高、可靠性好,動作范圍更廣泛。在業(yè)內(nèi)最先采用裝載Windows CE系統(tǒng)的控制器:大型液晶顯示畫面更加清晰,中英文顯示,配備IT通信接口,可聯(lián)網(wǎng),使用64位CPU處理速度更快,通過選裝最多可控制27軸,標準存儲容量更大(可達40000點),并可以與先進的數(shù)字焊機通信,數(shù)字化設(shè)定焊接條件。高性能、數(shù)字化的機器人焊接系統(tǒng)具有焊接品質(zhì)監(jiān)測功能(CO2/MAG焊接時)、焊接擺動功能(6種類型)、再引弧功能(CO2/MAG焊接時)、粘絲自動解除功能(CO2/MAG焊接時)、搭接功能、焊槍校正功能及其它擴展功能!癥”形焊縫/三角板內(nèi)焊縫焊接機器人工作站中,三臺機器人全部采用天吊安裝模式,大大節(jié)省了工作站的空間,使得整個系統(tǒng)更加緊湊。
  焊接電源的型號為YD-500RF2。唐山松下引進日本先進的控制技術(shù),開發(fā)生產(chǎn)的微機控制逆變式CO2/MAG半自動焊機采用了IGBT逆變整流電路,控制精度高、焊接穩(wěn)定性強,適合碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等金屬材料的CO2/MAG氣體保護焊工藝。
切割機的型號為YP-100PS。唐山松下引進日本松下的YP-100PS空氣等離子切割機采用S.C.R(晶閘管)控制高性能的空氣等離子切割電源,額定負載持續(xù)率高達60%。其性能特點包括:

1、改進的新型割炬延長了割咀、電極等易耗品的使用壽命;

2、切割口窄小,切斷面光潔美觀、無掛渣,切割速度快、效率高;

3、加有引導(dǎo)電弧電路,由非轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移弧的瞬間引弧性能優(yōu)異;

4、可采用接觸式或非接觸式切割方式,可手工切割和沿著軌道進行自動化切割,操作簡便、性能穩(wěn)定,且切割精度高(非接觸式切割優(yōu)于接觸式切割);

5、切割速度達10~330cm/min,鋼板越薄,切割速度越快,當切割電流和切割速度達到最佳配合時,切割口質(zhì)量最佳,效果最好。

機器人工作站特點

作為整條生產(chǎn)線的核心工位,這三臺機器人工作站的特點得到充分發(fā)揮,其主要包括:

1、機器人工作站的無人化操作。通過機器人系統(tǒng)與動力滾道和移載機配合,實現(xiàn)了上料、焊接和下料的自動化。系統(tǒng)故障自診斷可通過聲光報警及故障代碼顯示。

2、機器人工作站的柔性化。

(1)工裝夾具結(jié)構(gòu)簡單、適用范圍廣,在簡單調(diào)整夾具后可以適應(yīng)用戶的所有工件。

(2)工裝夾具與安裝支座連接標準化,以適應(yīng)柔性生產(chǎn)的要求。

(3)更換生產(chǎn)工件種類時,只需在觸摸屏上選擇相應(yīng)的工件號即可,系統(tǒng)會自動調(diào)用相應(yīng)的程序。

3、機器人工作站的安全性。

(1)采用全封閉式機器人防護房,配有煙塵凈化裝置。

(2)防護的安全門配有檢測開關(guān)。在自動工作狀態(tài)下,如果有人進入防護房內(nèi),機器人及變位機自動停止運轉(zhuǎn)。 
  在橋殼生產(chǎn)過程中,松下機器人的應(yīng)用于克服了以往手工焊接/切割中的不確定性因素對焊接/切割質(zhì)量的影響,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性,降低了工人勞動強度,改善了工作環(huán)境,并且實現(xiàn)了焊接參數(shù)的在線調(diào)整和焊縫質(zhì)量的實時控制。由于采用了三機器人、雙機器人協(xié)調(diào)同時焊接,焊接效率大幅提高,焊接變形也得到有效控制。

  綜上所述,機器人系統(tǒng)的應(yīng)用為汽車制造業(yè)大批量、高效率、高質(zhì)量進行流水線汽車制造提供了有利保障。近年來,隨著中國汽車制造產(chǎn)業(yè)自動化流水線作業(yè)方式逐漸普及,松下機器人系統(tǒng)在國內(nèi)汽車制造業(yè)的應(yīng)用得到推廣,尤其在機器人焊接領(lǐng)域,為國內(nèi)汽車制造業(yè)提供了強有力的技術(shù)支持。未來,我們將不斷學(xué)習先進技術(shù),不斷推出新產(chǎn)品,為中國汽車制造業(yè)的快速發(fā)展貢獻自己的力量。

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