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【精彩荟萃】一文看懂机器人焊接技术在汽车行业的应用

2016-08-08 15:28
论恒
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  2.伺服点焊机器人系统

  为实现更高的焊接质量并满足性能要求,AP12线还引进采用了新型中频点焊伺服焊枪控制技术。此系统可满足高强/超高强度钢板和多层板材的焊接,以适应汽车轻量化与车身防撞安全不断提高的要求。

  伺服点焊机器人系统包括机器人本体、机器人控制器、中频点焊控制器、自动电极修磨机和伺服点焊钳等。伺服焊枪的优点是传统气动焊机无法比拟的,其最大的特点是以伺服装置代替气动装置,按照预先编制的程序,由伺服控制器发出指令,控制伺服电动机按照既定速度、位移进给,形成对电极位移与速度的精确控制,脉冲数目与频率决定电极位移与速度,电动机转矩决定电极压力。

  伺服焊枪具有增强诊断及监控、简化焊钳设计、提高柔性、降低维修率、提高运行时间及减少生产成本(耗气/备件/省电)等特点,将是未来汽车装配生产线上应用的主要设备。其中频点焊的质量和效率均远高于工频焊接,主要表现在以下几方面:

  (1)减少生产节拍机器人与焊钳同步协调运动,大大提高了生产节拍,使焊点间及障碍物的跳转路径最小化;可随意缩短电极开口减小关闭焊钳时间;焊接开始信号发出后可更快、更好地控制加压;更快地更改焊接压力,其压力调节速度可达200kgf/cycle(98N/ms);能够很好地避免和抑制飞溅,有效保证和提高焊接质量;焊接完成信号发出后可更快打开焊钳;减少电极更换及修磨时间;换枪、电极修磨及更换后快速标定。

  (2)提高焊接质量软接触可实现极少的产品冲击,还可以减小噪声;高精确度的可重复性加压;焊接中精确恒压控制;焊接过程中压力可实现调整;更稳定的电极管理及控制等。

  相对气动焊枪,伺服焊枪的渐进和预压过程是影响焊接效率的两个关键阶段。可编程电极行程和速度可以缩短同一工位上多个焊点的渐进时间,也可以提高焊接生产率。以预压为例进行分析,图2所示为气动焊枪和伺服焊枪在焊接过程中电极力的变化,假定达到设定预压力,电极力将保持恒定。如表所示,伺服焊枪焊接的一个焊点可节省0.44s,以一台轿车约3500~5000个焊点为例,将节省26~37min的焊接时间,生产率得到极大提高,车身焊装线的生产能力大大提升。

  图2气动焊枪和伺服焊枪在焊接过程中电极力的变化

  气动焊机和伺服焊枪的预压时间对比

  弧焊机器人系统

  汽车车身结构的特点决定了车身制造离不开弧焊技术。传统手工弧焊焊接时的火花及烟雾对人体造成危害较大,工作环境恶劣,且对工人技能要求更高,焊缝质量一致性差,波动也较大。特别是汽车的重要结构安全件,其焊接质量对汽车的安全性起着决定性的作用,因此整车厂有逐步采用自动化弧焊机器人替代手工方式的趋势。

  图3弧焊机器人系统

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