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摘要：随着制造业人力成本的不断提高，人们对产品质量关注提升，并从改善员工作业环境等因素出发，焊接机器人被引入工程机械行业中，并日渐普及，目前已经较为广泛地应用于制造业中。为此，本文提出了一种双机器人协同焊接系统在集装箱角柱焊接中的应用，其应用不仅可以保证焊接的稳定性，还可以提升焊接的质量及效率。
关键词：双机器人；协同焊接系统；集装箱角柱焊接
1.集装箱角柱焊接现状问题分析
集装箱通常包括底架和位于底架上且与该底架相连的箱体，箱体包括位于底架长度方向上的两侧墙和位于该底架方向的两端墙，在箱体上设置有沿箱体高度方向延伸的角柱。集装箱角柱是集装箱起吊堆码的重要承载部件，因此保证角柱与上下角件之间的焊接质量非常重要，一般在生产中都是安排熟练焊工进行焊接。角柱包括前角柱和后角柱，通常，集装箱后角柱的内角柱、外角柱一般需要焊接固定，这种角焊工作量大，一方面由于人工焊接存在焊接质量的不确定性；另一方面在焊接过程中角柱需要翻转变位，通常这些都是人工操作，故而劳动强度较大，而且翻转角柱浪费较多时间，严重影响生产效率。因此，在这样形势下，要想提升集装箱角柱的焊接效率，保证集装箱生产线的正常运行，本文探讨了一种双机器人协同焊接系统的应用。
2.双机器人协同焊接系统应用方案
从改善焊接质量角度，以焊接机器人替代人工焊接完全可以满足要求，但是焊接过程中角柱翻转变位严重影响生产效率，造成焊接机器人负载率低下，投资经济性大打折扣，因此必须要从改变目前生产工艺入手，具体是：
目前角柱焊接过程操作工艺：0°位置焊接——翻转变位至90°——90°位置焊接——翻转变位至180°——180°位置焊接——翻转变位至270°——270°位置焊接——翻转变位至360°——360°位置焊接。
新的操作工艺：0°位置～360°位置边翻转变位边焊接。
由此，可以节省大量翻转变位时间，即焊接机器人等待时间，经过初步测算，可以用2台焊接机器人完成目前4个熟练焊工的工作，投资经济性显著提高。
表1：实现边翻转变位边焊接的角柱焊接工作节拍分解测算
根据新的操作工艺，一方面需要配置1台变位机实现角柱的翻转，并且翻转的姿态数据与焊接机器人的焊接程序之间实现关联，从而实现焊接机器人与变位机之间的协同；另一方面，因为角柱与上角件、以及角柱与下角件之间的两个焊缝其结构形式和尺寸基本一致，因而副焊接机器人只需要同步调用主焊接机器人完成焊接程序，略作调整，即可以实现主副焊接机器人协同焊接。
与此同时，我们对机器焊接程序进行了前期测试，其焊接质量及其质量一致性均达到预期，完全满足集装箱焊接工艺规范。
3.双机器人协同焊接系统设计要点
3.1系统概述
本项目双机器人协同焊接系统以两台松下YA-1400天吊焊接机器人，配合松下外部轴变位器（ YA-1GJB21）、周边夹具、输送料机构、外部电控制系统、气动系统、周边辅助设施，组成整体的自动化焊接系统。
工件（角柱和角件）需在点焊夹具上点焊定位好后，输送到焊接工位进行变位焊接。工件输送料移动机构采用气缸往复运动来实现，采用缓冲机构，保证运动平稳。工件升降夹紧，采用气动完成。更换工件型号时采用手动方式调整夹具（或更换夹具）。该设备采用松下外部轴变位器，可对工件内、外焊缝连续变位焊接完成。外部电控系统采用三菱系列PLC机人机界面触摸屏作为控制中心，对系统实行自动程序控制。系统可储存10套不同的焊接程序，规范、规格变化时随时调用，自动化程度高，定位动作稳定可靠。
3.2系统主要组成
本系统主要由设备机架，焊接机器人系统、外部轴变位器、输送机构、定位夹紧机构（夹具）、插销机构、调整机构、气动系统，电气控制系统，主体屏蔽系统等组成，如下图1所示。
图1
3.3电气控制系统
电气控制系统以MITSUBISHI FX2N PLC为控制核心，以MITSUBISHI触摸屏为人机交互界面进行监视和参数控制，Panasonic机器人TA-1400完成焊接过程。系统主要功能包括：①人机交互，密码进入；
②焊接程序设定、储存、调用；③焊接过程参数实时监测；④生产数据统计；⑤异常和故障
4.应用效果
在集装箱角柱的焊接中，本文介绍了一种双机器人协同焊接系统在集装箱角柱工位改造中的应用，经过经过改造后集装箱角柱与上下角件实现同步焊接，以2台焊接机器人替代4名熟练焊工，而且焊接质量得到大幅改善，质量稳定可靠。且将该系统应用与实际的生产过程中，整套系统运行稳定，角柱和角件的焊接质量有明显提高，实现了无人化操作，因此具有一定的推广应用价值。
结束语
综上所述，目前在集装箱角柱焊接中双机器人协同焊接系统的应用日渐成熟，并且达到了生产及工艺要求，已经转化为批量生产。双机器人协同焊接系统与普通焊接机器和人工焊接相比，在焊接质量及焊接效率上都有了很大程度上的提升，并且极大地降低了劳动力强度，改善作业环境，相信科技的进步和不断的研究，双机器人协同焊接系统将会应用于更广泛的生产领域中。
参考文献：
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论文作者:李柘林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/21
标签：角柱论文; 双机论文; 系统论文; 集装箱论文; 机器人论文; 底架论文; 质量论文; 《基层建设》2018年第1期论文;