定位焊也可以实现柔性自动化(下)

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　　一次定位焊的全过程

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　　当然不是把装满小件的箱子往工业机器人面前一放，然后便命令机器人“干活”。这样，辨认定位焊件的位置和对装卡运动进行控制所需的费用就无法承担。必须把工件分开，一件一件地按位置次序排列在工业机器人的工作区域内。根据工件的几何形状和所需的节拍时间，需要不同的工作系统，在此不进一步叙述。用一个装在工业机器人手臂上的定位抓取器抓取各种不同形状的板件，并且按照给定坐标将其送到汽车外壳上去。

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　　在将定位焊件压到汽车外壳上之前，通过直线传动使之位移一段距离X1①。然后机器人才能把板件放在汽车外壳的指定位置上②。机器人目标点的编程，应使定位焊件与汽车外壳接触之后，仍能通过定位抓取器的直线传送使之压进25mm。这个距离是可供传动距离的一半③。从而可以补偿汽车车身表面总会存在的位置与形状误差。在加工单元上，该值的大小为±5mm。重要之处在于，通过这个压进运动，不使被联接件产生塑性变形。为此降低了平时伺服气动系统的空气压力。

　　在编程机器人目标点达到之后，开始正式的定位焊接过程。第一步是测量伺服驱动器的真实位置，从而得出汽车车身的误差，并且暂时将与焊位相关的坐标位移向量X2储存起来。启动夹持压力之后，焊接预电流开始在夹持器卡钳中流动。紧接着利用直线传动，将定位焊接件从车身表面抬起一个程序设计的焊接行程量X3。该值根据定位焊任务不同，约为0.5～4mm④。从而在定位焊接件与车身钢板之间产生一个位置不动的电弧。通过将预电流提高到主焊接电流，使定位焊接件与车身钢板表面熔化。与行程段距离相适应地，利用焊接电源来调节焊接电压，使焊接电流保持不变。当焊接能量达到要求值后，伺服驱动机构定位焊件加速移向车身表面。当两个联接面接触时，电弧熄灭。在电源被切断之前，流过的是短路电流⑤。行程的目标点是进入熔池中一个编程熔深X4，该值与产生的熔深有关。经过一个短暂的停留时间，待焊接熔池凝固后，定位抓取器即可松开。

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　　整个定位焊的过程大约消耗在50～500ms之间。工作过程很像螺柱焊接过程。不同之处在于定位焊接件的形状可以是多种多样的。伺服驱动的典型特征是焊接件进入熔池时无冲击。在两个熔池碰撞时，通过减速，实现定位焊件的“软”浸入。与传统的磁力行程机构相比，它极大地改善了焊接质量。

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　　经验与开发潜力

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　　目前在汽车工业中已经采用的定位抓取器，在合理化和柔性方面都取得了优异的结果。由于这种定位抓取器实际上不需要维护，所以几乎可以达到100%的利用率。如果一旦某个零件坏了，可以很快更换一个标准部件，从而保证继续使用。关于过程的可靠性，经过统计表明，在几个月的时间内，出现焊接缺陷的机率只有0.03%。

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　　通过伺服调节驱动的定位焊头，也为定位焊后零件的成品焊接提供了新的可能性。由于机器人定位精度高，定位焊接件的形状误差小，所以可以在机器人手臂上装上气体保护焊焊炬，对零件进行成品焊接。因为通过坐标移动向量X2，可以在任何焊位补偿车身的位置误差，所以可以在连续焊接程序中，将空间点改变一个坐标移动向量值，从而可以放弃采用昂贵的焊缝跟踪系统。原来工业机器人不适合于用在气体保护连续焊接上，现在则可以可靠而又十分经济地实现。

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　　机械制造的所有领域都提出来要用自动定位焊。例如用在农业机械、钢结构和容器制造、采暧和空调、厨房用品和物料搬运技术。恰值工业机器人大幅度降价，使日益为降低成本而艰苦奋斗的中小企业，更有理由采用这种自动定位焊接法。

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