多工位支架自動焊機的設計與應用

韋新紅，郭小莉，茍丹，車前，梁輝，閆富帥

（陜西萬方汽車零部件有限公司，陜西 西安 710200）

前言

隨著工業的不斷完善與發展，高水平、高效率、高自動化程度的應用越來越廣泛，尤其是在汽車零部件制造業中，因產品種類多，產量大，焊接質量不穩定等因素，越來越多的自動化設備被引進，其中多工位支架自動焊機就是其衍生品。

多工位支架自動焊機以工作站形式，由單機器人雙工位實現全自動焊接，變位機安裝多套工裝，工裝采用氣壓夾緊，實現一次裝夾出多件成品。焊接過程穩定，飛濺較小，無氣孔、裂紋、燒穿、咬邊和夾渣等缺陷，焊縫質量好、效率高。

1 工作站的布局設計

多工位支架自動焊機工作站（如圖1所示）主要由機器人焊接系統、翻轉變位裝置、電控系統、工裝夾具、外圍防護設施等部分組成。工作站成八字形結構，兩個變位機八字型排布，機器人位于八型中間。變位機由主動軸、從動軸和連接橫梁組成，通過機器人與變位機的聯動，完成產品的焊接。

變位機上的夾具與橫梁基座之間采用快速切換機構。連接橫梁基座上面設計多組標準孔，通過螺栓與銷釘實現夾具與底板的連接，根據需求安裝一套或者多套工裝。每個變位機上分別布有多組獨立的電源和氣源控制點，均為集成式快插接頭，安裝的多套夾具可實現獨立控制，方便裝取，安全快捷。

圖1

自動焊機內裝設有電動遮光簾，當自動焊機在一個變位機焊接時，遮光簾自動關閉，防止弧光外漏，另一個變位機上可以進行裝夾、卸活，裝取工件和機器人焊接同步進行，極大限度縮短生產節拍。八字型布局占地面積小，節省空間，機器人在很小的行程里轉換工位，進行多工位焊接，能夠實現單次焊接一種或多種產品，可根據生產計劃量自由調節，設備利用率較高，日產量大幅提高。

2 工裝夾具的設計

多工位支架自動焊機工裝定位基準面為變位機主動軸及從動軸之間的橫梁工作臺面（如圖2所示）,焊接工裝通過螺栓與定位銷連接在橫梁工作臺面上，由PLC控制系統配合機器人聯動，實現自動焊接。

圖2

實際應用中，根據產品結構設計適合其特點的定位夾緊工裝，工裝采用標準化模塊化設計，可根據不同產品自主研發工裝結構。工裝柔性較高，定位尺寸可通過墊片進行尺寸調整，在產品尺寸小范圍改動時，不用重新設計專用工裝，提高了工裝利用率。更換工裝時，只需將工裝底座連接至橫梁工作臺面上，工裝更換時間短，難度低，且更換工裝時，另一變位機可持續工作，不受影響。可根據產品空間分布自由調整其工位布局，由焊接機器人根據程序控制，實現同一臺面多個工位同時進行工作，提高了工作臺利用率。

工裝與零件定位夾緊采用電控氣動夾緊方式，通過工人操作夾具盒上按鈕，氣缸將工件定位夾緊。工裝夾具的氣路和電路分別與變位機上預留的集成式快插接頭連接，可實現單臺夾具的快速切換而不影響其他工位，且變位機上預留的集成式快插接頭可根據實際需要適量增加。工裝上每個氣缸都配備獨立磁性檢測開關，確保其定位精準，夾緊到位。機器人槍頭帶有傳感器反饋系統，撞槍后系統自動調整槍頭位置。

零件安裝后，定位夾緊由PLC程序控制氣缸夾緊，由傳感器檢測零件位置及定位夾緊是否到位，當夾緊裝置夾緊不到位、或零件漏檢錯裝情況時，傳感器激發報警裝置。焊接異常時，設備自動備份異常數據，可對故障發生原因及時進行處理。

3 產品質量

弧焊機器人采用OTC FD-B4L，6軸工作臂，每軸上都裝有碰撞檢測傳感器，與工件發生碰撞時會及時發出報警信號。焊接參數如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長度等對焊接質量起決定作用的影響因素，在控制面板上可直觀讀出，并可根據實際需求加以調整。自動焊機焊接時，能保證同一產品焊接參數及焊槍行程軌跡一致，提高了焊接質量穩定性及一致性。

采用支架自動焊機焊接，消除了人員因素引起的焊接質量問題,同時降低了對工人操作技能的要求，焊縫質量顯著提高。焊接夾渣、氣孔、漏焊等焊接質量問題明顯減少。通過焊縫對焊縫融合圖（如圖3所示）可見，焊縫處平整均勻，融合較好。

圖3

4 結論

高產能，高質量、高效率、低成本的生產方式是現代企業追求的目標，在當今用工荒、焊接技能較高的技工缺少且用人成本高的現狀下，自動焊的優勢越發顯著，它的應用解決了企業燃眉之急。

多工位支架自動焊機的應用極大程度上滿足了焊接自動化的要求，在批量化生產中，產能顯著提高，效率較人工焊接提高了約68%，加工成本明顯降低，產品外觀質量可控，提高了企業的核心制造競爭力。