白车身焊接工位涉及大量薄板搭接、边角对接以及连续焊缝作业,整套生产流程需要兼顾焊接成型质量与产线输出效率。库卡机器人承担白车身部件施焊任务时,要处理多种焊缝形态,不同位置的板材搭接间隙存在差别,焊接电流会跟随焊缝位置持续变动。车身框架各类短焊缝分布零散,机器人完成一段焊缝之后就要快速跳转至下一处焊接点位,程序内部会出现大量焊枪移动过渡阶段。传统固定流量供气采用的接峰值工况流量模式,很难适配实际焊接防护需求,大量混合气直接向外散失。WGFACS节气装置可适配库卡焊接机器人,重构按需供给的动态气量调节模式,让气体输出贴合实际需求,节气率40%-60%。

白车身薄板焊接本身热输入区间跨度较大,焊缝根部熔合需要足够的电弧能量,局部位置电流抬升,薄板受热熔化形成的熔池会向外延展,高温金属暴露范围随之扩大,需要充足的混合气隔绝周边空气。处理边角搭接、细小补焊位置,工艺参数会调低电流,熔池尺寸出现收缩,不需要和大电流阶段同等规模的气体输出。车间调试阶段工作人员会按照最严苛的焊接工况设定供气流量,保障最难熔合位置不会出现焊缝缺陷,其余大部分施焊时段都会出现气体供给超出实际需要的情况。白车身工位单台机器人一天要完成数千段长短不一的焊缝,焊缝之间的跳转间隔累积起来时长可观,固定流量供气带来的气体损耗会持续累加,拉高整车生产对应的气体耗材开销。

WGFACS节气装置对接库卡机器人焊接电源获取实时电流信号,依据电弧的实时状态完成气路流量的动态调节。电弧处于大电流输出状态,车身板材熔合位置的高温区域变大,装置提升混合气输出,喷嘴送出的气流完整笼罩熔合区域,阻挡空气当中的杂质接触熔融金属。电弧电流回落至较低档位,薄板熔池规模缩小,装置同步下调出气量,维持刚好够用的防护水平。整套流量变化跟随电弧状态同步发生,不用操作人员反复调整减压阀,库卡机器人内部已经定型的白车身焊接程序不用做出大幅度修改。电弧熄灭焊枪进入点位跳转的过程,装置还可以进一步压低出气,削减焊缝间隙跳转过程产生的气体浪费。

车身制造对焊缝外观以及内部质量有着严格的管控标准,气量调节过程不能破坏气流的稳定状态。WGFACS节气装置内部调控单元可以控制流量切换的变化速率,气量发生改变不会出现出气骤增骤减,喷嘴喷出的混合气可以保持平稳流动。库卡机器人在白车身工位运行,焊枪需要贴近车身钣金完成多角度偏转,机器人手腕姿态变化频繁,气流的防护效果不会因为姿态改变受到干扰。整套装置只改变气体输出流量,不会干预电弧本身的燃烧状态,已经经过产线验证的焊接工艺全部保留,不用开展大批量试焊来重新确认工艺窗口,现有白车身零部件的焊接质检标准可以继续沿用。

白车身自动化产线改造要尽量压缩停机时间,WGFACS节气装置的现场装配可以适配这类要求。装置串联接入现有的混合气输送管路,车间正在使用的气瓶组、减压阀、焊枪配件都可以继续投入使用。信号采集只需要对接焊接电源的信号输出点位,获取实时电流数据,不用拆解库卡机器人本体结构,硬件接线工作量处在可控范围。调试环节针对白车身各类焊缝工况设定气量上下区间,匹配大电流熔合以及小电流补焊对应的供气规模,调试完成之后装置跟随机器人程序自主运行,不需要人员持续进行操作干预,适配白车身产线高速循环的生产模式。

整车制造产线设备连续运转,新增工艺装置要具备可靠的容错能力。WGFACS节气装置不会改动焊接电源的电流电压输出,电弧燃烧、焊丝熔化的各项状态和改造之前保持一致。气路设置直通通路,装置出现异常情况,混合气依旧可以输送到焊枪喷嘴,不会直接切断供气,规避批量车身零部件出现焊接报废。日常维护集中在管路接头与内部过滤组件,清理管路当中积攒的杂质,保证气路内部通畅就可以维持装置稳定工作。相关检查内容可以融入工位现有的设备点检,不会挤占大量的生产时间。

白车身焊接工位机器人数量多,混合气整体消耗基数偏高,各类短焊缝与点位跳转带来不少无效用气。WGFACS节气装置依托动态匹配的供气逻辑,把保护气体供给和电弧实际工作状态绑定在一起。焊缝数量越多,点位跳转频次越高,装置能够削减的无效气体输出就越明显。库卡机器人白车身工位完成装置加装之后,原有生产节拍不会受到干扰,零部件焊接质量维持既定标准,混合气的实际消耗得到合理管控,给车身批量生产带来耗材层面的优化。

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