工藝改進型料槽機器人焊接工作站

摘?要：本文通過對原有料槽成型設備進行技改，對沖壓成型模具優化設計，開發出了一套料槽自動化焊接工作站，實現了自動化生產，能滿足槽式輸送機主要規格料槽的自動化焊接，提高了焊接效率，減輕了勞動強度，又改善了作業環境。

關鍵詞：焊接機器人;料槽成型;沖壓設備

料槽是熟料輸送機的重要組件，是大批量易損件，需定期更換，由三個零件分別成型后組焊而成，用于承載物料。料槽的內、外都有焊縫，焊縫長度長，焊接工作量巨大。目前，料槽的組對、焊接完全依靠工人，工序繁多、效率低下，質量難以保證，對原有設備進行改造十分必要。

1 機器人焊接的限制條件

焊接機器人是應用最廣泛的一類工業機器人，使用機器人替代人工焊接，實現自動化生產，可以減少人為因素的干擾，達到穩定焊接質量、提高生產效率、降低生產成本的目的。但機器人焊接料槽存在諸多問題限制，例如：

料槽的側板缺口尺寸不統一，側板與底板設計圖紙為半搭接，焊接機器人無法準確識別焊縫;

側板與底板的組對間隙大，焊絲會直接穿過縫隙而無法焊接上，出現焊漏;

各種零件的尺寸存在偏差，用機器人焊接無法準確定位，也容易出現焊偏等情況。

2 工件及設備的改造方法

用機器人進行焊接，要求工件的一致性好，尺寸誤差小，采用激光尋位、跟蹤可以放寬工件的尺寸偏差要求，但現有料槽的成型誤差較大，且焊縫軌跡復雜，無法達到焊接機器人的焊接要求。因此，要實現用機器人進行焊接，必須先提高工件的成型精度。

2.1 工件形式問題及解決方案

根據料槽成型設備使用、產品檢驗的情況，針對現有工件進行了優化設計，對料槽底板、側板成型專機進行了以下優化改造：

側板梯形缺口的尺寸有誤差，底板與側板缺口搭接會出現多種形式，焊接機器人無法識別焊縫的形式及準確位置，針對此問題，修改側板缺口尺寸，使側板與底板完全搭接，使之只存在連續角焊縫一種形式。

底板中間缺口尺寸與側板凸筋不吻合，組對時存在較大縫隙，會出現焊不滿、從縫隙滲漏形成焊瘤。針對此問題，通過對側板凸筋尺寸進行測繪，修改底板缺口尺寸，對切斷模具進行重新設計、制作，以此減小組對縫隙;

底板成型時沖的長方孔切斷后最終邊線為直線，而側板該處有臺階，底板沒有臺階，組對時貼合不上，存在較大間隙。針對此問題，按側板臺階尺寸重新設計底板，設計、制作沖腰形孔模具，腰形相應地錯位形成臺階;

側板缺口尺寸修改，焊后高出底板，在槽子裝配時側板缺口斜邊會與下一件槽子底板干涉。針對此問題，進行底板設計修改，底板兩端增加缺口，避開側板，改造后的底板裝配時不會產生干涉。

2.2 沖壓成型設備的改造

為了滿足工件形式改造的要求，需要進行加工設備的改造。底板增加缺口，成型機需增加沖壓工序，為不改變原有設備布局，將新增加的沖缺口工序合并到沖腰形孔工序，無須增加設備，重新設計模具，兩個沖頭存在高差，在一套沖壓模具上連續完成沖壓孔及缺口兩道工序，減小沖壓、切斷面的周長，將刃口設計成彎弧形，以此減小沖壓及切斷所需的壓力。

重新設計油缸連接法蘭，將整個沖壓缺口組件外移，即可減小側板沖壓梯形缺口尺寸，壓力不會增加，原有模具無需調整。

對限位擋輪進行測繪、優化，滾珠軸承改為滾柱軸承，并增加了淬火硬化的護套，控制擋輪間距限制板料的偏擺，成型尺寸精度提高，擋輪使用壽命倍增。

經改造，底板的斷口與側板更貼合，解決了料槽底板與側板組對縫隙大的問題;通過減小側板缺口尺寸，底板兩端增加缺口，使側板能與底板完全搭接上，不產生干涉，消除焊縫搭接形式多樣的問題。以上兩點從根本上解決了機器人焊接的可行性問題。

軋機改造工作的實施，降低了機器人焊接的難度，在一定程度上減小了工件的形位、尺寸偏差，達到了用機器人進行焊接的條件。

3 機器人焊接及其優勢

改造后，增加機器人焊接站，借助KBK物流系統上件、下件，即可自動焊接，一次焊接結束即為成品。

夾具按照主流料槽規格設計，一套夾具兼容了多種規格，節約了生產準備時間，有利于現場的管理;

焊接夾具安裝在滑軌上，寬度方向需要調整時，松開定位銷，推動夾具到對應孔位，鎖緊定位銷即可，高度需要調整時，更換墊塊并用內六角螺栓擰緊在底座固定孔位上。軸座位置用長圓孔調節，長圓孔的兩端分別對應兩種間距，整個調整規格過程中不需要測量，工具僅需要內六角扳手，效率較高;夾具采用外部氣動壓緊、內部固定塊限位的方式，防止位置過壓，利用工件原有的孔、槽定位，配合局部強力壓緊，保證了焊縫的基本一致，減小了工件組對搭接縫隙，實現了散件在夾具上定位后即可直接焊接;

采用AB雙工位設計，雙工位布置在水平回轉臺上，房體內部A工位在焊接的同時，外面的B工位有足夠的時間完成下件、上料，見圖4。焊接完成后自動切換工位，B工位進入內部焊接，A工位轉出下件、上料。工位切換僅需10s，大幅縮減了機器人等待的時間，提高了設備的使用率;

工件上料、下件采用KBK組合起重機配合電磁吸盤來代替人工搬運，工件移動方向靠人力來控制，僅工件升降、吊具加磁、消磁時需要操作按鈕，操作簡單、省力，下件、上料時間短。

4 結論

機器人焊接工作站運行穩定，能滿足槽式輸送機主要規格料槽的自動化焊接，實現了自動化生產，實現了以機器人代替專業的鉚工、焊工，既減少了用工，提高了焊接效率，又提升了產品質量，減輕了勞動強度，提升了制造工藝技術水平。

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作者簡介：陳繼傳（1985-），男，工程師，碩士研究生，從事機械加工及工藝成型研究。