案例研究:使用川崎R系列机器人进行灵活一致的弧焊

随着经验丰富的电弧焊工成为一种日益稀缺的资源，大量生产放大了对持续产品质量的需求，许多公司都处于亏损状态。他们需要焊接他们的零件，但很难找到熟练的焊工来生产高质量的产品，更不用说在满足日常生产目标的同时保持质量标准。机器人电弧焊技术的进步使企业能够在每一个焊接的最佳时刻体验到专家电弧焊机的质量和一致性。

1974年，川崎汽车制造公司，美国（kmm）在林肯，NE揭开了一家工厂，使其成为第一个在美国开设制造工厂的外国车辆制造商。经过大约十年的生产后，该公司作出了另一个重要的决定 - 在这个设施实现川崎机器人。生长厌倦了不一致的部分合适和雇用足够焊工以跟上生产的不断的斗争，kmm的新机器人被施加了弧形焊接其全地形车辆（ATV）和骡子和Tyex四轮框架。现在，30年后，制造商使用71川崎弧焊机器人，该数字将于2019年6月增长至84。

挑战

• 改善部分合适并消除底盘扭曲
• 有效地焊接各种各样的零件
• 最大限度地减少对手动焊接的依赖

KMM并不指望机器人来增加他们生产的车辆数量;他们需要川崎机器人来维持目前的生产速度，同时提供更可重复的帧。因为KMM需要焊接几种不同的车辆和模型-运动型多功能全地形车和四轮车-他们需要一个通用的解决方案，可以焊接各种零件。

劳动力短缺的解决方案

多年来，毕姆曼一直在对抗焊接行业日益增长的劳动力短缺的战斗。为了使员工提供必要的经验水平，KMM设计了一个培训课程来证明新焊工 - 这是一项耗费公司时间和金钱的运动，仍然无法满足他们对焊工的需求。他们的新训练有素的焊工必须加班，以满足生产目标，这也增加了成本。

现在，80％的跨跨焊接工艺使用川崎机器人自动化，只需手动完成20％的工作。训练有素的焊工可以进行大部分工作，包括双重检查机器人的工作或访问太小，以便机器人到达。

一致性和可靠性

“外观质量是一个移动目标，”KMM总工程师Scott Gordon说。“今天在80年代被认为是什么可以接受的。”对于KMM，使用手动技术跟上产品质量的增加标准是挑战性的。

戈登说:“在机器人焊接之前，地板上有很多令人沮丧的地方，因为当部件不合适时，你会被烧穿。”“我们发现，随着激光切割管的实施和机器人焊接的使用，我们的产品质量显著提高。”

带有管道焊接的复杂几何形状，即大多数kmm的产品是如何构建的，使手动焊工难以实现完美的一致性。

在选择机器人制造商时，可靠性是头脑之大。Because KMM does so much pipe-to-pipe welding, they couldn’t rely on a vision system to keep a robot true to the process path – they needed robots with high levels of repeatability, so they could run programs without having to see the path. Kawasaki RS010L robots have a repeatability of ±0.05 mm, which results in the consistency Gordon has seen firsthand during his 33 years of experience. They are equipped standard with arc welding- specific software to enable quick and easy programming of the process path. “Kawasaki robots are by far the most reliable that we’ve seen on the market,” Gordon said.

解决方案

灵活性是必须的。由于零部件的尺寸、重量和复杂性各不相同，KMM需要一种可以焊接多种零部件的解决方案，并且可以根据其波动的生产需求和不断发展的产品线进行修改。为了实现这一点，KMM开发了五种不同类型的电池使用川崎R系列和F系列机器人的组合，以焊接ATV和四轮车架的不同组件。五个单元中有四个(称为1型、2型、3型和“跪式画架”单元)可焊接大小不等的部件。一旦完成，这些部分被送入“战斗机器人”单元，焊接整个ATV或四轮车身。

1型电池焊接小部件，如悬架臂，和2型电池，被认为是由于其沉重的使用，焊接中型件，例如座椅或前护罩。3型电池具有108英寸，长52英寸。宽圆柱形工作包络，使其成为焊接长件的理想选择。

KMM的2型电池使用Kawasaki RS010L机器人在焊接台上旋转时焊接中型部件，连接到快速变化夹具。该公司拥有14种不同类型的快速变化夹具，可以通过简单地改变夹具来使用它们的2个部分。这种结构允许公司满足生产目标而不需要添加额外的单元格。

“跪式画架”单元是专门为焊接6英尺× 6英尺的驾驶室框架而开发的，其笨重的形状对人体工学构成了挑战。由于焊缝很难到达，焊缝的外观不一致，而且驾驶室在最终产品中可以清晰地看到，不太吸引人的焊缝不是KMM愿意做出的妥协。川崎公司的弧焊机器人能够轻松访问驾驶室的所有区域，同时产生更高质量的焊缝。KMM对抛光焊缝的要求并不仅限于驾驶室框架。

在“战斗机器人”单元中，他们需要能够使用一种结合MIG和脉冲焊接的特殊波形。因为这个单元负责焊接这样一个车辆的整体部分，KMM需要MIG焊接的强度和穿透，以及脉冲焊接的干净外观。有了川崎机器人，他们能够在同一个单元内完成这两项工作，获得所需的精确焊接类型，以获得高质量的产品和最小的飞溅。

戈登表示，看到他们独一无二的焊接风格的高质量效果是该公司的转折点。“从他们开始，生产没有质疑机器人。他们在问我们是否可以添加更多机器人。

结果

• 四个专门焊接不同部件并喂养“战斗机”细胞的细胞
• 一个“战斗机BOT”电池焊接整个ATV或四轮车辆框架
• 所有电弧焊接的80％由Kawasaki R系列和F系列机器人完成
• 只需20％的工作需要手动焊接
• 人类焊机双重检查机器人的工作或焊接难以接入区域
• 由于川崎弧焊机器人的灵活性和高水平的可重复性，产品不一致已消除产品不一致

在看到底盘扭曲的急剧下降之后，在30多年的使用量增加后，KMM继续种植川崎弧焊机器人的舰队。该公司对手动焊接的依赖已经下降，因此他们在劳动力短缺中的工人花费更少的时间狩猎，以及更多的制造时间。KMM将继续使用Kawasaki弧焊机器人焊接成千上万的ATV和骡子和Tyerx四轮框架。