松下焊接機器人在鋁合金托盤產品焊接過程中的應用

韓文宇 宋寧

隨著勞動力成本呈不斷上升趨勢，機器人成本日趨下降，以及新時代產品尤其鋁合金產品對焊接質量要求較高等因素導向，使焊接機器人正逐步取代手工焊接，承擔鋁合金產品焊接的主導作用。因此，我公司近年來在一些鋁合金采用引進的松下機器人、IGM機器人以及ABB機器人焊接的產品越來越多。下面介紹松下機器人在我公司鋁合金托盤產品焊接中的應用。

鋁合金托盤（見圖1）產品分為兩種：一種是壁厚較厚（一般在10mm以上）的板材焊接；另一種是壁厚較薄（一般在4mm以下）的空心型材焊接，且兩種托盤在外形尺寸上大致相同。由于之前這兩種托盤均采用手工MIG焊，厚托盤自重較大，人為翻轉工件困難，勞動強度大，產品生產效率低，同時部分焊縫的焊接位置受拘束，極易出現氣孔、咬邊、夾渣及未熔合等焊縫質量問題。薄托盤為薄板MIG焊接，手工焊難度較大，極易出現因焊槍擺動不穩、焊接速度不一致而造成的焊穿等嚴重焊接缺陷，降低了產品的成品率。

1.松下機器人焊接系統特點

（1）機器人本體 機器人為6軸驅動（見圖2），6個軸均帶有智能防碰撞功能，不僅撞槍時能起到防護作用，而且任意物體非正常接觸到機器人或焊槍電纜等纏繞到機器人，機器人皆能啟動此功能，保證了操作者的人身安全，并且對焊槍等能起到極好的保護作用。

（2）具有安全裝置 機器人工作站配備安全光柵，當感應操作工人進入工作區域時，立刻停止工作。

（3）具有氣體檢測裝置 設備設有保護氣流量檢測裝置，保證焊接的可靠性。

（4）具有緊急保護開關 機器人工作區域外圍安裝急停按鈕（見圖3），在發生危險時，操作人員在工件附近能夠迅速停止設備工作。

（5）精度高 機器人電控系統執行組件精度高、可靠性好、響應速度快。

（6）系統具有故障自診斷功能 機器人控制柜中含有診斷文件，診斷文件包含系統設置信息和一些用戶的存儲信息，當機器人出現故障時，系統會把相應的故障代碼顯示在觸摸屏上并嘗試自動修復。

圖1

圖2 松下6軸機器人

2. 松下機器人的焊接特點

（1）具有臨時停點、斷電自動恢復功能 焊接中發生電弧異常、斷電和暫時停止的時候，去除錯誤因素或暫時停止原因后，在再起動時調用命令，自動從任意的位置向電弧切斷位置恢復，同時還可以通過設定對于電弧切斷位置的偏置量（以電弧切斷位置為基準的焊接線方向的平移量），可以指定焊縫的重疊和焊接剩余部分。

（2）焊接效率高 機器人系統使用數字脈沖逆變焊機，相比直流焊機，采用脈沖過渡方式焊接，使焊接過程中熱輸入量大大減少，減小了焊后工件變形，焊縫質量好、成形美觀、不泄露；且使用脈沖焊機，有效地降低了焊接飛濺，大大節省人工打磨作業時間，提高了生產效率。

（3）具有收弧回燒功能 焊接結束時，出現焊絲粘在工件上（下稱粘絲）的情況下，自動熔斷焊絲（再給上電弧）解除粘絲狀態，使之達到可以繼續運轉狀態的功能。

（4）弧坑填充功能 電源能在收弧時精確控制電流的衰減以填滿弧坑。

（5）焊槍擺動功能 機器人能在觸摸屏里設定焊槍的平擺和鐘擺功能。

圖3

3. 合金托盤焊接應用效果

（1）產品生產率 在采用手工MI G焊接時，每個焊工的日生產量為3.5件，并且需要焊補的產品量為6%。而采用機器人焊接之后，每臺機器人日生產力達到13.7件，需要焊補的產品量為1.2%，比原手工MI G焊接生產效率提高了291%，降低了產品生產工時，大幅度提高了生產效率。

（2）產品焊接質量 采用松下焊接機器人系統對托盤進行焊接，產品焊縫合格率可達95%以上，比原手工MI G焊接的產品焊縫合格率提高了32%，極大降低了產品焊后修補的工作，大幅度提高了產品的焊接質量（見圖4、圖5），對比如附表所示。

4. 焊接機器人應用與鋁合金材料焊接的展望

近些年隨著工業的不斷發展，輕量化已成為現代化運輸、裝備、建筑行業的重要標志，采用鋁合金等輕金屬材料是當代工業發展的必然趨勢。由于鋁合金材料的手工焊接過程比碳鋼類的材料復雜、且不易獲得高強度、成形美觀的焊縫，同時由于手工焊接不穩定，工作強度大，部分困難焊接位置可達性差等因素，對鋁合金構件的焊接質量造成了一定程度上的影響。而焊接機器人可以有效地解決上述問題，提供美觀、高質量的焊接產品，為新時代輕金屬焊接行業的發展奠定了堅實的基礎。

手工MIG焊接與機器人焊接質量對比

圖4

圖5 機器人焊接