時間:2010-11-17 10:07:14來源:zhangting
本文通過FANUC弧焊機器人在某叉車生產過程中焊接后橋、油箱、門架滑塊的實際應用,介紹設備引進總體制定方案以及設備配置,實施內容和使用效果,提出了值得關注的問題。
焊接機器人最適合于多品種強勞度高質量生產方式。在叉車制造業(yè)上,目前機器人焊接的普遍率還是處于較低水平,但也開始慢慢向機器人自動化生產發(fā)展。比如叉車的后橋、左右油箱、門架滑塊、門架等主要部件,均可以使用到機器人來完成焊接工作。焊接主要以搭接、角接接頭為主,焊接質量要求相當高,其質量的好壞直接影響到叉車的安全性能。應用了機器人焊接后,大大提高了焊接件的外觀和內在質量,并保證了質量的穩(wěn)定性和降低了對操作工的技能要求、勞動強度,改善了勞動環(huán)境。
從總體方案的制定伊始,我們就綜合考慮到機器人焊接系統(tǒng)一定要柔性化,人性化,高效率,高質量。
機器人柔性化焊接系統(tǒng)在結構上主要由兩部分組成:機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。機械系統(tǒng)包括機器人工作房、機器人本體、機器人外軸回轉臺及機器人周邊設備等;控制系統(tǒng)可分為機器人控制系統(tǒng)、人機界面等輔助單元。
1.機器人工作房
機器人工作房的布置及主要部件如圖1所示,工作房外形為長方形,房間由鋁合金型材加防弧光PET板搭建而成,其中遮光板上中下三層為不同顏色,起到美觀及防弧光作用。工作房為全封閉房間,工作房外側安裝有弧焊專用的除塵器。工作房的門簾為電動快速門簾,可以快速開啟或關閉,焊接時防護光門簾自動關閉,焊接完成后自動打開。
焊接房外側有一個觸摸屏操作箱,可以對系統(tǒng)進行設置和操作。另外,還有一雙手啟動盒,用以操作焊接夾具盒啟動機器人進行焊接工作。機器人工作房的外觀如圖所示。
2.機器人本體
我們采用的FANUC Arc Mate 100iB 和Arc Mate 100iC/6L系列焊接機器人是標準的六軸機器人,具有六個自由度,理論上可以達到運動范圍內的任意一點,其臂展范圍分別為1373mm和1632mm,配以賓采的焊槍,足以滿足本系統(tǒng)的需要。另外,叉車油箱等工件的焊接對機器人軌跡的重復定位精度有一定要求,一般應小于0.5mm,而該機器人可達到0.08mm,可以滿足生產需要。此外,對設備的自動化程度和零件生產節(jié)拍有近乎苛刻的要求,FANUC機器人2000mm/s的直線速度可以大大減少機器人軌跡中空行程所浪費的時間。機器人本體外形如圖3所示。
其中,FANUC最新款的中空手臂機器人Arc Mate 100iC/6L ,它的性能相比老型號機器人有了很大提高,更適合高強度焊接作業(yè)。它和林肯電源PW i400的完美結合,大大縮短了安裝調試時間,方便維護。
FANUC 弧焊機器人和林肯焊接電源PW i400之間通訊采用ArcLink XT通訊,為全數字通訊。相比其他焊機,同樣焊接速度的情況下,一道焊縫的焊接時間可以節(jié)約大約0.4秒時間,正因為其采用了ArcLink通訊協議。
3.機器人外軸回轉臺
外軸回轉臺采用FANUC標準的2軸變位機,其負載能力為500kg,足以滿足叉車后橋、油箱的焊接需求。變位機的回轉翻轉完全由機器人來控制,在焊接時可以和機器人來協調焊接,保證焊接質量。
4.焊接夾具
在叉車焊接的系統(tǒng)中,最主要的是焊接夾具部分。因為考慮到叉車型號的多樣性,其零部件必然也是多樣性的。為了廠商成本考慮及生產效率考慮,我公司設計的夾具可以適用多種不通型號工件。這樣,一來減少了廠商對焊接夾具的投資;二來減少更換夾具的時間,提高生產效率。
其中,一副油箱焊接用夾具可以適用3種不同型號油箱的左右油箱,共6種工件。一副后橋焊接用夾具,可以適用3種不同型號后橋。一套門架滑塊焊接夾具可以適用22多種工件。
夾具的防錯由硬件和軟件來確保萬無一失。硬件有不同的夾具頭來對應不同的工件。軟件方面有機器人通過接觸傳感功能來區(qū)分工件確認啟動的程序是否是對應焊接的工件。其原理是利用工件大小的差異性,機器人做接觸傳感時所行走的距離大小來區(qū)分工件。這樣的雙保險可以萬無一失的確保程序運行的準確性。
5.電氣控制部分
整個工作站的控制都是由機器人控制箱來完成,利用了FANUC獨有的PMC功能來實現邏輯運算,起到PLC的作用而不使用硬件PLC,大大降低的系統(tǒng)成本。此外,FANUC R-30iA控制柜可以直接和觸摸屏HMI相聯接配合使用,可以直接訪問到機器人控制柜里的數據,比如寄存器、位置寄存器、I/O、甚至機器人的錯誤信息都可以實時的顯示在觸摸屏上。這樣,可以讓操作工在觸摸屏上讀取信息,而不通過示教器。
總之,機器人焊接代替人工焊接是一種發(fā)展趨勢,其焊接質量的穩(wěn)定性、可靠性、高效性,是人工焊接無法比擬的。上海發(fā)那科將竭誠為您提供各種自動化焊接解決方案及設備。
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