经济型弧焊机器人集成系统的应用.docx
经济型弧焊机器人集成系统的应用把工程机械扩展到18类122组产品，形成了18个协会分支，会员单位约1000个消费厂家。本文所讨论的问题仅涉及到工程机械行业的主要企业，即：挖掘机械、装载机、推土机和工程起重机等消费厂家。在“八五期间，由部委专项经费支持，一些装载机、推土机厂家装备了焊接机器人集成系统和柔性消费线。1、机器人集成系统装备和应用的根本情况据笔者不完全统计，拥有弧焊机器人集成系统的厂家约20余家。其中，装载机行业大约9家，推土机行业5家，工程起重机行业大约3家，挖掘机行业大约5家。其中，包括多条弧焊机器人柔性消费线。这些弧焊机器人集成系统，全部是进口的。包括：igm、cloos、ABB及3K安川等厂家的产品。设备购置费用很高，一个焊接单400500万元；一条柔性消费线15003000万元。昂贵的设备投资，应用情况根本为不理想。相比之下，一些外资企业，要么没有装备焊接机器人；要么装备的焊接机器人，应用效果很好。应用的详细情况如下：1几条焊接机器人柔性消费线，全部不能实现设计功能。较好的消费线，做单机使用；应用比拟差的消费线，差到千余万元的设备，一次没有应用；2弧焊机器人单机也没有到达设计要求。使用较好的，可焊率到达设计要求的4050，或者2030应用差的，差到几百万元的设备没有应用；3笔者见到应用机器人焊接较好的例子，大都用在焊缝简单的焊件上。如挖掘机动臂中段、斗杆、履带架、中间架环缝；装载机桥壳、动臂；推土机台车架履带架等。在焊缝分布复杂的中厚板焊件焊接上，采用机器人焊接，尚未看到应用较好的例子。如装载机的前车架，大约可焊率仅能达不到2050，需要二次上变位机焊接2、焊接机器人应用效果不良的原因首先，在工艺设计中，对设备选型没有深化研究，以为机器人是“万能的。选择的焊件，焊缝分布复杂，机器人难以适应。一个焊件，几十道甚至百道焊道，即使机器人具有起始点寻找和跟踪功能，由于待焊焊道的偏向，机器人在完成焊接2030，多者4050焊接以后，夹持的焊枪就可能偏离焊道了。有这样的一个设计，要求用一条机器人柔性焊接消费线，完成推土机几个大焊件的焊接，这几乎是不可能的。其次，焊坯制造精度低。焊接的前序，存在两个问题：一是下料精度低，达不到要求；二是组对焊坯的拼装、点焊设备精度低。由于切割下料的热变形，焊件的板坯误差较大。下道工序又在低精度的搭焊模拼点机或者焊胎上组对、制坯。这样，消费的焊坯，其待焊焊缝的“互换性很差，知足不了示教精度要求。笔者目睹，某主梁6条主要待焊焊道的间隙，大小相差约10mm之多。进口的机器人，就在车间里，没法使用。三、经济型弧焊机器人及其应用1、经济型弧焊机器人集成系统所谓经济型弧焊机器人集成系统是价格廉价的系统。假如一个焊接工作单元，由一台焊接机器人和一台或者两台焊接变位机组成，价格在百万之内，这个价格是非经济型机器人系统的1/31/5，可称经济型系统。主要用在焊缝分布简单，焊接工作量大，焊接劳动强度大、焊接环境恶劣的工件。一般焊接机器人要求周边设备的传动精度偏高，如要求变位机传动精度1米直径，容差±0.15±1。而普通的回转支承，1米直径的径向跳动量，超过0.3mm普通减速机的传动间隙也达不到要求。这些要求是可以放宽的，我们用普通电机、减速机和回转支承作成的变位机，与机器人组成的集成系统已经在外资公司服役七年，仍在正常工作。证实这种经济型的设备是实用的。2、典型应用实例1倾翻回转式变位机机器人自动焊接系统这个系统由倾翻回转调速式变位机、焊接机器人和plc集中控制系统等组成。变位机的两套传动系统，工作台回转加编码器，倾翻工位变换，采用行程开关。这套系统的控制,由两套控制系统组成，除焊接机器人控制系统外，还另做一套变位机的PLC控制系统。在作业经过中，两控制系统信息交换，协调工作。变位机的功能有二，其一，工位变换，工作台的工位为0°、45°、90°；其二，回转传动为沟通变频调速系统，知足环焊缝焊接速度要求，焊接经过可无人操纵。这个系统也可以做成焊接专机系统变位机1操纵机。假如专机系统没有焊枪跟踪、摆动，焊接经过需要人工时实监控、跟踪。机器人系统解决了专机不能解决的全部问题。2双坐单回转式变位机机器人自动焊接系统这个系统由变位机、焊接机器人及落地滑板外部轴等组成。变位机为单回转式，回转传动加编码器。变位机的功能为回转定8个工位。变位机不介入协调焊接。这套变位机焊接机器人系统,配焊接机器人的工位变换变位机，有立式和卧式两类产品，工位数可有2、4、8等。根本原理与上述产品大致一样。8工位的变位机，机器人发给变位机的转角指令为3bit信号，由000、001、011、100、101、110、111构成八种工作状态。这个用普通电机、减速机、编码器做成的工位变换系统很多。根据配套的焊接机器人不同和工件不同，设计的细节也不同。对薄板焊接件，不能跟踪，其工位定位还可加气动销。对中厚板焊件的工位定位，不需要那么严格，传动到位即可。如，挖掘机履带架、斗杆、动臂中段焊接等，均获得成功。四、关于装备焊接机器人集成系统的考虑1支持开展经济型焊接机器人集成系统。在工程机械构造件消费中，总体工艺程度外资高于内资企业。外资企业的焊接机器人装备情况，不如内资企业大、中型装备率高。但某外资企业采用了经济型焊接机器人集成系统，比拟经济、公道，这是值得借鉴的经历。2公道选择应用对象。应中选择焊接工作量大，焊缝分布简单如,长直、圆周环焊缝等的工件，作为机器人焊接工件。就目前的工业程度而言，普通数控切割下料，普通的装焊工艺，装备焊接机器人柔性消费线是不实际的。在我国，迄今为止，弧焊机器人系统，购置不少。用在中厚板复杂焊件焊接上，尚无成功范例。复杂焊件或者焊缝分布复杂的焊件，大量采用变位机焊接是公道的。3焊接机器人应用是一个系统工程。构造件焊接程度应与下料、组对等消费工艺程度同步进步。某外资企业，板材下料已经采用多台激光切割机；组对采用高精度“搭焊模拼点机。也有不少企业，已经采用水等离子和精细等离子下料。4周边设备的高精度要求有待研究。标准机器人有着广泛的用处，不仅仅用在焊接上。而焊接机器人的周边设备就是用在焊接上。周边设备的精度要求应与焊件和焊缝的精度要求相匹配。按着这种思路，周边设备的制造精度可以适当降低要求，降低造价。而且，理论证实是可行的。焊接机器人的应用，与产品批量、劳动力本钱、劳动保护及工件质量要求有关。进入中国的外资企业，按中国劳动力本钱计算，一些企业并没有装备弧焊机器人。某些企业采用焊接机器人，也是用在简单、量大的焊件上，采用了“经济型焊接机器人集成系统。这些经历，不仅值得工程机械行业的厂家借鉴，其它行业的厂家也可以参考。
