焊接机器人工装设计案例

 为提高焊接自动化，我公司购置一台单轴变位机焊接机器人工作站。焊接机器人主要适用于批量标准件的生产，在提高生产效率和稳定产品质量方面的优越性较为突出。为了提高焊接机器人的使用效率，并考虑到在装、卸船机，斗轮机项目的行走机构中两轮台车架数量较多（每台20件左右），因此采用焊接机器人对两轮台车架进行焊接。但是后续使用过程中，发现两轮台车架焊达率较低，仅有49%。

1. 原因分析

        两轮台车架是行走机构中的重要组成部分，通过图样分析、实际生产检查分析两轮台车架的焊达率低的原因，主要有以下面几个方面。

        （1）两轮台车架的结构相对比较封闭，焊缝分布在腔体内部，或是狭小空间内，焊缝分布在两个垂直平面中，由于单轴变位机本身的缺陷，所以焊接机器人焊枪只能焊接到部分焊缝。

        （2）出于成本考虑，公司焊接机器人工作站只配备了一台单轴变位机，在一定程度上也限制了两轮台车架的焊达率。

2. 解决方案

        制约两轮台车架焊达率低的原因是变位机问题，为此我们在现有的工装夹具基础上设计了一个转台。转台的旋转轴与变位机轴垂直，弥补了单轴变位机的不足，形成了有一轴需要人工操作的两轴变位机。

3. 工装设计

        （1）工装总体高度要严格控制   原单轴变位机设计时充分考虑了工件旋转时的重心变化，涉及到伺服电动机功率选取。如果工件旋转时偏心严重，会导致伺服电动机过载。

        （2）工装需要有足够的承重能力  由于工装转台上要安装原有的两轮台车架夹具，所以此工装要有足够的承重能力来承受夹具、两轮台车架以及在变位机旋转过程中的偏心力矩。

        （3）安全方便的固定  在工件焊接过程中，工装转台不能旋转，必须有安全可靠、方便操作的固定装置。

最终设计方案如图1所示。

 （a）夹具与工装安装侧视图 

1.原有夹具  2.圆锥滚子轴承  3.旋转轴  4.深沟球轴承  5.隔套  6.支撑座 

（b）夹具与工装安装俯视图

图 1

4. 工装使用方法

        （1）将工装各个部分按照图样要求装配好，机器人原厂夹具底部的轴插入工装后，将轴端挡圈安装好。然后将组装好的工装夹具用原厂配置的螺栓固定在变位机托架上，如图2所示。

图2  两轮台车架

        （2）将组装点焊好的两轮台车架（见图3）固定在机器人夹具上，由示教人员进行示教编程（见图4）。

图3

图4

        （3）松开固定销，将夹具旋转180°后用固定销重新固定，由示教人员进行示教编程。

        （4）使用机器人原厂的变位机将托架旋转180°，由示教人员进行示教编程。

5. 效果验证

        通过实践检验，两轮台车架焊达率如附表所示。

        通过对原有夹具改造，两轮台车架的焊达率提高到73.3%，基本满足生产需求，有效提高了焊接机器人工作站的性能。