【編者按】2014 年中同蚂，Wellington 公司將一套配有五臺(tái)機(jī)器人裝配單元投入保險(xiǎn)杠總成的機(jī)器人焊接瘩浆。 組件包括一個(gè)大型熱沖壓光拥、有檐帽形鍍鋁（40 克）硼鋼保險(xiǎn)杠梁灼烫， 以及一些焊接附件：墊板、支架厨摔、螺母等窄忱。一組九個(gè)手動(dòng)基座的電阻焊機(jī)器將組件輸送進(jìn)巨大的ABB 機(jī)器人焊接單元，五臺(tái)機(jī)器人在其中不知疲倦地工作脓杉，其中兩臺(tái)充當(dāng)焊接機(jī)器人糟秘，另外三臺(tái)充當(dāng)物料搬運(yùn)機(jī)器人简逮。

在Wellington 的最新型ABB 機(jī)器人焊接單元的進(jìn)料端，用于組裝保險(xiǎn)杠的一系列電阻焊接組件尿赚，經(jīng)傳送帶一路傳送過(guò)來(lái)散庶。操作工將這些組件放置到一個(gè)大的轉(zhuǎn)盤式定位器上，將夾具及組件導(dǎo)入焊接單元吼畏。該焊接單元將加強(qiáng)板及一系列卡子和螺母焊接到硼鋼保險(xiǎn)杠梁上督赤。

這家公司最顯著的增長(zhǎng)發(fā)生在過(guò)去幾年中。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年泻蚊，Wellington 不僅將繼續(xù)開(kāi)發(fā)Richards 所稱的“hit-and-ship”沖壓機(jī)躲舌，還將朝著汽車焊接裝配領(lǐng)域的重要供應(yīng)商前進(jìn)。更準(zhǔn)確地說(shuō)性雄，是為OEM 制造商以及一級(jí)供應(yīng)商提供前端焊接模塊和保險(xiǎn)杠總成没卸。這項(xiàng)工作早在2010~2011 年就開(kāi)始了。

“在大批量的生產(chǎn)中秒旋，一級(jí)汽車供應(yīng)商帶來(lái)設(shè)計(jì)靈感约计， 而我們則開(kāi)發(fā)出加工、沖壓和組裝新型前端模塊所需的制造才能援丐∩启ぃ”Richards 解釋說(shuō)。

大批量裝配帶來(lái)全新面貌

Wellington 公司廠區(qū)中的生產(chǎn)設(shè)施呈并行排列苇给，原先有一個(gè)15 萬(wàn)平方英尺的沖壓車間呛产，配備了15 大床機(jī)械壓力機(jī)；2010 年又接手了鄰近的一個(gè)10 萬(wàn)平方英尺的組裝車間北淘。這一設(shè)施中的八個(gè)機(jī)器人焊接單元治勒，是最新添置的。Richards 描述道玷源，“它們代表了公司的新面貌路倔。”

該公司進(jìn)軍大批量組裝的歷史可追溯到2010 年攀驶，當(dāng)時(shí)為響應(yīng)一級(jí)汽車供應(yīng)商的要求逮赋，接手了一個(gè)熱門型號(hào)的前端模塊組裝業(yè)務(wù)。為了滿足即時(shí)生產(chǎn)模式（just-in-time）——接到訂單第二天就交貨的要求沫流，Wellington 在涂裝設(shè)施中安裝了一臺(tái)機(jī)器人焊接單元偏控。

“這就使集裝箱的數(shù)目從300減少到了100個(gè)，”Richards 說(shuō) ：“令我們?cè)谶@個(gè)項(xiàng)目上極具競(jìng)爭(zhēng)力滑沧，同時(shí)加快了發(fā)貨速度并村，精簡(jiǎn)了生產(chǎn)及交付過(guò)程∽壹迹”

接下來(lái)哩牍，在2011 年晚些時(shí)候棚潦，另一家一級(jí)汽車供應(yīng)商又帶來(lái)了前景不凡的項(xiàng)目——　一項(xiàng)被證明極符合Wellington 公司這個(gè)前端模塊供應(yīng)商目標(biāo)的收購(gòu)工作。

“當(dāng)開(kāi)啟了第二前端模塊計(jì)劃時(shí)膝昆，”Richards 說(shuō)：“我們開(kāi)始與ABB Robotics 合作丸边，幫助我們開(kāi)發(fā)新的機(jī)器人焊接單元，而非依賴于原供應(yīng)商的現(xiàn)有設(shè)備荚孵。我們以前曾經(jīng)與ABB 在熱沖壓車頂側(cè)軌的機(jī)器人激光微修整上有過(guò)合作經(jīng)驗(yàn)妹窖，這使我們有信心在第一個(gè)大型室內(nèi)機(jī)器人焊接項(xiàng)目上與其合作。余下的收叶，正如他們所說(shuō)骄呼，就是歷史∨忻唬”

機(jī)器人焊接應(yīng)用的高潮

這兩個(gè)令人印象深刻的機(jī)器人焊接項(xiàng)目令Wellington 極為滿意蜓萄。（圖1）在很短時(shí)間內(nèi)，它就添置了第三套ABB 機(jī)器人焊接單元钳生，用于制造上部橫梁秤慌。接下來(lái)，是一對(duì)用于組裝鋼制及鋁制部件的機(jī)器人弧焊單元孕称。這項(xiàng)工作要求Richards 和Wellington 公司應(yīng)對(duì)獨(dú)特的挑戰(zhàn)式涝。

“我們努力降低公差，以便更好地控制工藝偏差酝遇，”他解釋說(shuō)： “這意味著我們?cè)?a target="_blank" class="mmstipz2" href="http://www.atkqc.com/hotspot/modern-metal-stamping-die/">沖壓件設(shè)計(jì)中要學(xué)會(huì)容納以往在電弧焊接中曾出現(xiàn)過(guò)的變形或零漂問(wèn)題雌夕。”

除了進(jìn)行預(yù)測(cè)（使用仿真軟件）并使其鈑金工藝適應(yīng)電弧焊接帶來(lái)的高熱量朵泌， Wellington 在某些組件上也采用過(guò)MIG 釬焊工藝。相比傳統(tǒng)的氣體保護(hù)金屬電弧焊购廊，這一工藝能顯著降低熱量岳舔。MIG 釬焊使用來(lái)自Fronius 焊機(jī)的能量，采用銅基填充焊絲刃镶，其熔融溫度相對(duì)較低躲扣，一般為1600~2000F，而其焊接電流通常則在40~130 安倍范圍內(nèi)丸升。工藝溫度相對(duì)較低铆农， 無(wú)基材熔融發(fā)生能帶來(lái)諸多好處，包括變形最小化狡耻、鋅蒸發(fā)和煙霧減少墩剖，并且某些情況下能消除焊接飛濺現(xiàn)象。

熱沖壓保險(xiǎn)杠的電阻焊接

2014 年中夷狰，Wellington 公司將一套配有五臺(tái)機(jī)器人裝配單元投入保險(xiǎn)杠總成的機(jī)器人焊接岭皂。 組件包括一個(gè)大型熱沖壓郊霎、有檐帽形鍍鋁（40 克）硼鋼保險(xiǎn)杠梁， 以及一些焊接附件：墊板爷绘、支架书劝、螺母等。一組九個(gè)手動(dòng)基座的電阻焊機(jī)器將組件輸送進(jìn)巨大的ABB 機(jī)器人焊接單元土至，五臺(tái)機(jī)器人在其中不知疲倦地工作购对，其中兩臺(tái)充當(dāng)焊接機(jī)器人，另外三臺(tái)充當(dāng)物料搬運(yùn)機(jī)器人陶因。

在機(jī)器人焊接單元的進(jìn)料端协包，一個(gè)轉(zhuǎn)盤式定位器180 旋轉(zhuǎn)，將夾具及組件導(dǎo)入一對(duì)點(diǎn)焊機(jī)器人的工作范圍內(nèi)北拌。這一步操作是為了使需進(jìn)行點(diǎn)焊的部件在嚴(yán)格的尺寸公差內(nèi)保持定位扇胀，以便在焊接單元中完成余下的幾十處點(diǎn)焊。完成這一步電阻點(diǎn)焊操作后稼崎，組件被傳送到空閑工位忌党，物料搬運(yùn)機(jī)器人夾持起組件，通過(guò)一系列固定式焊接工位清农。這樣铺举，機(jī)器人憑借其芭蕾舞般精巧的動(dòng)作，以每小時(shí)超過(guò)100 套的速度生產(chǎn)出保險(xiǎn)杠成品栽寄。

最新Wellington 機(jī)器人焊接單元的具體配置：ABB 最新型大型機(jī)器人IRB 6700劫伊，最大額定有效載荷235 公斤，標(biāo)稱工作范圍2.65 米纤耐。ABB 公司宣稱姊呐，與先前的型號(hào)相比，其第七代機(jī)器人能耗降低15%助被，總體擁有總成本降低20%剖张，維護(hù)時(shí)間間隔延長(zhǎng)一倍，速度提升（循環(huán)時(shí)間縮短）平均達(dá)5%揩环。

“ 焊接單元一經(jīng)上線立即投入生產(chǎn)搔弄，”Richards 補(bǔ)充說(shuō)：“ 得益于ABB 的離線操作模擬，我們沒(méi)走一點(diǎn)彎路丰滑，一開(kāi)始就達(dá)到每小時(shí)60套總成的生產(chǎn)速度顾犹。幾周之后，通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑以及速度和加速度參數(shù)褒墨，生產(chǎn)速度達(dá)到甚至超過(guò)每小時(shí)100 套炫刷。”

先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)帶來(lái)的回報(bào)

這一驚人生產(chǎn)力的形成， 是通過(guò)ABB 機(jī)器人控制柬唯， 對(duì)機(jī)器人认臊、焊接工位和定位器實(shí)現(xiàn)了整合〕荩“在整個(gè)生產(chǎn)單元中失晴， 進(jìn)行了大量的整合和電子通訊，”Richards 解釋說(shuō)工划，“這使得機(jī)器人的工作極其緊促滑信，在單元內(nèi)部及周邊移動(dòng)時(shí)，延遲時(shí)間及移動(dòng)距離均實(shí)現(xiàn)最小化恒左。同時(shí)煞恭，我們也更有信心實(shí)現(xiàn)機(jī)器人更迅捷的安全運(yùn)行∈咝”

實(shí)現(xiàn)單元快速安全運(yùn)行的部分原因井翅， 在于其固有的兩個(gè)關(guān)鍵特性，機(jī)器人控制器（ABB 的IRC50）：QuickMove 和SafeMove哩疲。QuickMove 特性基于駐留在機(jī)器人控制器內(nèi)的完整動(dòng)力學(xué)模型優(yōu)化了運(yùn)動(dòng)控制霹链；而QuickMove 優(yōu)化了加速， 使機(jī)器人能在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到程序指定的位置梨脖，進(jìn)而優(yōu)化循環(huán)時(shí)間厦绪，使之超越那些僅取決于機(jī)器人軸速度的應(yīng)用。

此外屎螟，IRC5 機(jī)器人控制器還配備了ABB TrueMove 函數(shù)功能逛镶，旨在確保機(jī)器人在任何速度下均能遵循規(guī)定的運(yùn)動(dòng)路徑。

消除噴濺

對(duì)鍍鋅鋼疗韵，當(dāng)然還有鋁熱沖壓材料進(jìn)行電阻焊接兑障，需要高水平的焊接技術(shù)， Richards 擁有兩名焊接工程師蕉汪，負(fù)責(zé)確保開(kāi)發(fā)出良好的焊接程序旺垒。“我們也充分利用ABB 的資源肤无，” Richards 補(bǔ)充說(shuō)『眨“例如宛渐，我們努力完善電阻焊接工藝中的無(wú)噴濺工藝參數(shù)（包括行業(yè)公認(rèn)的解決方案， 如脈沖焊接和熱能量的斜率控制）眯搭，ABB 在這方面對(duì)我們的幫助很大窥翩。作為這一工藝的一部分，我們比通常要進(jìn)行更多的電極頭修磨。隨著焊接工藝的不斷完善寇蚊，噴濺大為減少笔时，從而降低了維護(hù)和清理成本， 同時(shí)還延長(zhǎng)了電極頭的使用壽命厕斩”嫱罚”

關(guān)注消除焊接噴濺的同時(shí)，Wellington還開(kāi)始將重點(diǎn)放在避免冷焊上翠冻。在ABB 的再次幫助下安裝了防錯(cuò)裝置曙早，以便在每次修磨電極之后對(duì)焊接電流進(jìn)行檢查。機(jī)器人攜帶其焊接電極通過(guò)這些電流檢測(cè)工位纪闽，向鋼盤或鋼坯施加電流邻冷。

“進(jìn)行防錯(cuò)電流檢查之前，”Richards 補(bǔ)充說(shuō)委勤，“某個(gè)班次偶爾出現(xiàn)一兩次冷焊妆跌，我們就得檢查整個(gè)班次生產(chǎn)的部件。在焊接單元加裝防錯(cuò)裝置宴甩，就能完全消除冷焊证账。而且，能使我們對(duì)自身的工藝更具信心秦辆，從而可將焊縫抽檢頻率從15% 降至20%项茸。

2010 公司開(kāi)始從氣動(dòng)焊槍轉(zhuǎn)換為伺服焊槍，這進(jìn)一步推動(dòng)了電阻焊接生產(chǎn)率的提升梦重《以铮“伺服焊槍非常精確，并使焊接工藝的可重復(fù)性大大提升琴拧，” Richards 解釋說(shuō)降瞳。“使用氣動(dòng)焊槍時(shí)蚓胸，影響焊接質(zhì)量和一致性的工藝變量很多挣饥，包括環(huán)境、空氣沛膳、溫度和濕度扔枫，以及來(lái)自壓縮機(jī)的空氣質(zhì)量。在許多情況下锹安，我們都不得不對(duì)氣動(dòng)焊槍加壓短荐，以補(bǔ)償工藝變量√究蓿”

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