本文闡述了焊接機器人弧焊技術的原理及特點，將機器人弧焊技術、工作臺和夾具等系統有機結合，在商用車底盤部件的生產中有效地提高了生產線柔性化程度、生產效率和產品質量。

縱觀整個汽車工業的焊接現狀，可以看出汽車工業焊接發展趨勢為發展自動化柔性生產系統，而焊接機器人，因集自動化生產和靈活性生產特點于一身，不但在車身焊接生產中大規模使用，在商用車底盤部件的焊接生產中也應用普遍。

機器人自動弧焊原理及特征

1.機器人自動弧焊原理

熔化極氣體保護電弧焊（GMAW）是采用連續等速送進可熔化的焊絲與被焊工件之間的電弧作為熱源來熔化焊絲和母材金屬，形成熔池和焊縫的焊接方法（見圖1）。為得到良好的焊縫應利用外加氣體作為電弧介質并保護熔滴、熔池金屬及焊接區域高溫金屬免受周圍空氣的有害影響。

圖1 熔化極氣體保電弧焊

2.機器人自動弧焊的特征

焊接機器人由工業機器人和焊接設備兩大部分組成，機器人由機器人本體和控制系統組成。以弧焊為例，焊接設備主要由焊接電源、送絲機和焊槍等部分組成。以上各單元以機器人控制系統為基礎，通過軟硬件之間的連接，形成一個有機完整的焊接系統。在實際生產應用中，還會輔以焊接機器人各種形式的周邊設施，如切割房、除塵系統等，以完善焊接機器人應用功能，也就是工業生產中俗稱的焊接機器人工作站或焊接機器人系統。

在商用車底盤部件焊接中的應用

1.設備組成及整體功能

該設備主要由機器人弧焊系統、清槍系統、電氣控制系統、工作站房、二工位回轉工作臺、貯氣筒弧焊夾具、除塵系統和其他輔助部分組成，如圖2所示。

圖2 焊接機器人設備

系統采取人工上、下料，機器人自動焊接方式。機器人選用ABB機器人本體和控制系統，電氣控制系統為三菱PLC控制系統。采用人機界面進行系統監視，具有自動控制、狀態顯示、檢測、保護和報警顯示等功能，能夠進行系統故障自診斷。系統的啟動、停止以及暫停、急停等運轉方式均可通過操作盤進行。系統運行狀態及系統報警通過主操作盤上的指示燈進行顯示。

（1）機器人弧焊系統 包括焊槍、焊接電源、控制拒、焊機、送絲機構、示教器與機器人。弧焊系統與機器人一體為ABB標準弧焊機器人包。采用IRB1410型號、多關節立式6軸機器人，其工作可靠、性能卓越，最大行程為1.44m，六自由度滿足焊接時的柔性化要求，機器人具備焊槍與工件距離隨動功能以及示教編程、示教再現、防碰撞和MIG焊接/MAG焊接/CO2焊接切換端子等功能，工作范圍如圖3所示。

（2）電氣控制系統 包括機器人電控、CO2保護焊系統、夾具及PLC系統構成，分主控制箱、主操作盤和副操作盤等部分，負責夾具動作的控制、夾具操作、機器人控制系統及弧焊系統的通信。主控制箱主要完成對機器人、工作站和操作盤的協調控制并建立主站，控制原理圖如圖4所示。當操作人員按下裝件完成按鈕后，PLC程序對變頻器進行驅動，使工件到達工作區域。隨后依據選擇的工件類型，向機器人控制器發送程序選擇和工件到位信號，機器人依據信號對工件進行焊接，焊接完畢后，機器人回到原點。

（3）焊接夾輔具 包括工位工作臺和焊接夾具。通過工位工作臺的變位，實現機器人對工件的焊接。當機器人焊接已裝配好的工件時，另一工位上的操作人員可對工件進行裝夾，節省裝夾時間，提高效率。根據工件結構、尺寸特點及焊接工序要求，設計裝配點定焊夾具和正式焊接夾具，并充分利用工位工作臺的特點，使弧焊夾具、工作臺和機器人三者有機結合，提高焊接效率。焊接輔助的設計在底盤件的焊接中十分重要，直接關系到焊接效率和焊接質量。

（4）除塵系統 包括工作站房和除塵器。工作站房外形尺寸根據零件尺寸以及現場情況確定，側開滑軌式檢修門，檢修門控制內部照明，并與PLC連接。除塵設備采用唐納森DFP系列沉流式除塵器，運行時粉塵被捕集在濾筒外表面，并采用反吹方式依靠固態控制定時器進行清灰。

2.貯氣筒總成(含支架)產品結構特點

由于貯氣筒總成為汽車產品的保安件，其對整車的安全性至關重要。貯氣筒總成密封性、靜強度和焊縫質量等技術要求都要作為關鍵特性進行控制。必須掌握和熟知貯氣筒總成產品的結構特性，才能保證貯氣筒總成采用機器人弧焊達到高效和高質量。貯氣筒總成由貯氣筒本體總成（2個端蓋、1個本體組成）和2個支架組成，貯氣筒本體總成的材料厚度為2～2.5mm，支架材料厚度為3.5mm，結構如圖5所示。

在應用機器人自動弧焊技術時，應注意如下特點：貯氣筒本體料薄、易燒穿：貯氣筒本體目前以冷軋板DC01和DC03為主，由于本體料較薄，因此在采用機器人弧焊工藝時，應充分考慮焊槍運行軌跡與支架和本體接頭處的配合關系，如焊槍運行軌跡與接頭處空間位置發生偏移，在收弧處極易造成本體燒穿；焊縫以空間結構存在：貯氣筒本體與支架焊縫中間段為弧形結構，整條焊縫以空間形式存在，因此在設計機器人焊槍行走方式時，需考慮最佳方案，保證焊接效率，同時不影響機器人運行狀態。

3.夾具及工作臺

貯氣筒焊接夾具采用氣動壓緊裝置，以本體管接頭座和貯氣筒支架的相對位置，并依靠夾具下端槽體卡住本體管接頭座進行定位，夾具設計合理。并通過2工位回轉臺的變位，A、B兩個工位180°往復旋轉，機器人對貯氣筒支架進行焊接。機器人焊接A工位時，操作人員對B工位工件進行卸件裝件。每個工位均可安裝貯氣筒焊接夾具，工位間采用防弧光板遮擋分隔。

4.焊接工藝流程

焊接的貯氣筒被放上夾具后，操作工離開安全踏板，雙手按下啟動按鈕，回轉臺開始轉動，轉180°后停止，同時定位氣缸伸出將夾具定位，定位完成后，機器人會自動過來焊接，焊接完成后，機器人將停在設定的安全點，等待下一個啟動信號。