|
|
焊接機(jī)器人最早只在點(diǎn)焊中得到應(yīng)用，80年初，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展，弧焊機(jī)器人逐漸得到普及，特別是近十幾年來(lái)由于世界范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)使那些用于中、大批量生產(chǎn)的焊接自動(dòng)化專機(jī)已不能適應(yīng)小規(guī)模、多品種的生產(chǎn)模式逐漸被具有柔性的焊接機(jī)器人代替，焊接機(jī)器人得到了巨大的發(fā)展，焊接已成為工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最大的領(lǐng)域之一，焊接機(jī)器人在汽車、摩托車、工程機(jī)械等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。目前世界擁有的80余萬(wàn)臺(tái)工業(yè)機(jī)器人中，用于焊接的機(jī)器人可達(dá)40％以上。
1 v* `7 h! c7 D; x0 S
. c5 Y7 k( ~& [9 S機(jī)器人焊接時(shí)的主要注意事項(xiàng)! v2 E" o% m2 x- b o3 t! P
! ~' Z* b7 G' _ j0 i* @
1．必須進(jìn)行示教作業(yè)& u1 e3 B# T# N/ I/ }5 r; d7 t
# }0 C# w0 h0 s! J+ L
在機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)焊接前，操作人員必須示教機(jī)器人焊槍的軌跡和設(shè)定焊接條件等。
* [' n u* L8 M! F4 D# R9 j, U) L4 x6 q% b7 Y
由于必須示教，所以機(jī)器人不面向多品種少量生產(chǎn)的產(chǎn)品焊接。' c8 ] W6 F6 Q: L
" k, t. r( z: z4 b
2．必須確保工件的精度
. l- a; y8 J# C$ g& x- c% |0 U; k% N, u6 I; K
機(jī)器人沒(méi)有眼睛，只能重復(fù)相同的動(dòng)作。
3 G& H" k0 g% Q7 V
6 K( I9 _; |1 r7 P! D; q/ c機(jī)器人軌跡精度為±0．1mm，以此精度重復(fù)相同的動(dòng)作。# ?; ?# e' U) t0 c
( ~- M0 f& v7 ^( ]% `% L
焊接偏差大于焊絲半徑時(shí)，有可能焊接不好，所以工件精度應(yīng)保持在焊絲半徑之內(nèi)。
9 m& p- x8 c" R. S
$ N; C* @4 s5 [2 v" {8 F. I9 w3 Y3．焊接條件的設(shè)定取決于示教作業(yè)人員的技術(shù)水平
; o- D# H" P9 ?) I0 i. Q3 P3 M9 {2 R* e" @6 M4 g
操作人員進(jìn)行示教時(shí)必須輸入焊接程序，焊槍姿態(tài)和角度，電流、電壓、速度等焊接條件。( g+ ]7 \' |3 y4 M% d
% Q/ E) s) j, |7 F. S示教操作人員必須充分掌握焊接知識(shí)和焊接技巧。
; m2 H1 z/ K/ |% j1 m* w0 L' p0 x4 A+ j$ Z* N" A4 _
4．必須充分注意安全
4 u/ T: ^& _. p
, |6 E: r. i: B% ]) p4 i5 o機(jī)器人是一種高速的運(yùn)動(dòng)設(shè)備，在其進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行時(shí)絕對(duì)不允許人靠近機(jī)器人（必須設(shè)置安全護(hù)欄）。+ C0 _- d& _- u9 E- h
9 `% ^7 F$ \% }7 R O5 ?) E1 N) \
操作人員必須接受勞動(dòng)安全方面的專門(mén)教育，否則不準(zhǔn)操作。
, s$ P% Z4 u H6 i
6 b' ?% U9 i* l* m8 n7 v弧焊機(jī)器人的性能要求) R4 H. f2 C1 S0 {! I- s! s% k3 x+ q7 a
$ Y; N& ^0 ]% f在弧焊作業(yè)中，要求焊槍跟蹤工件焊道運(yùn)動(dòng)，并不斷填充金屬形成焊縫，因此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度的穩(wěn)定性和軌道精度是兩項(xiàng)重要的指標(biāo)。
+ v; r2 b2 x$ c2 E+ y& Q+ A' v5 B" |# U
一般情況下，焊接速度可取5～50mm／s，軌道精度可取±0·2～0·5mm。由于焊槍的姿態(tài)對(duì)焊縫質(zhì)量也有一定的影響，因此希望在根蹤焊道的同時(shí)，焊槍姿態(tài)的可調(diào)范圍盡量大，還有其它一些性能要求，如擺動(dòng)功能、焊接傳感器（起始點(diǎn)檢測(cè)、焊縫跟蹤）的接口功能、焊槍防碰功能等。/ Y& C" V! U# H+ J, d5 m. N
" ?( b) }( ^. u v$ p: [焊接規(guī)范的設(shè)定。起弧、收弧參數(shù)。
. l5 j& w; A1 ]% r- @5 K: T, q
$ R4 i( y2 @) N% j- ~2 @: Z擺動(dòng)功能。擺動(dòng)頻率、擺幅、擺動(dòng)類型的設(shè)定。3 P, R; {" b8 S: r& {. p
4 }) Z9 F8 K; x2 Q3 o. t
焊接傳感器。起始點(diǎn)檢測(cè)、焊縫跟蹤傳感器的接口功能。% q0 h0 u% _" X H" M6 }) g9 K) _
7 d! p, @* l4 {9 v7 I# X6 {2 B焊槍防碰功能。當(dāng)焊槍受到不正常的阻力時(shí)，機(jī)器人停機(jī)，避免操作者和工具受到損壞。1 d$ m1 Q( ?" i: Y, M8 D
- I0 V/ P% h# Y* D) s; j; o多層焊功能。應(yīng)用該功能可以在第一層焊接示教完成后，實(shí)現(xiàn)其余各層的自動(dòng)編程。
4 f7 B3 N$ g `8 l6 R; i( ~. v4 Z% Q. E# O0 Q
再引弧功能。引弧失敗后，自動(dòng)重試。因此消除了焊接異常（引弧失?。┌l(fā)生時(shí)引起的作業(yè)中斷，最大限度避免了因此而引起的全線停車。
) N" P. g6 D# R* @2 z# x* ]3 V- f7 m# a/ `, Q+ t6 r4 @, N; ?& j
焊槍校正功能。焊槍與工件發(fā)生碰撞時(shí)，可通過(guò)簡(jiǎn)單操作進(jìn)行校正。
5 C5 J Z: l5 P3 u, l$ G. G
* C- ~, o# L7 e# c粘絲自動(dòng)解除功能。焊接終了時(shí)如果檢測(cè)出焊絲粘絲，則自動(dòng)再通電解除粘絲，因此不必手工剪斷焊絲。& {0 @4 M7 R; {( X& T
. `3 s2 S1 F# x/ U1 n8 E6 X- q斷弧再啟動(dòng)功能。出現(xiàn)斷弧時(shí)，機(jī)器人會(huì)按照指定的搭接量返回重新引弧焊接。因此無(wú)須補(bǔ)焊作業(yè)。6 V8 }2 |& N- Z) m' @
" J; g' O5 Y2 k7 _點(diǎn)焊機(jī)器人的性能要求
9 x& D+ b0 d% E% L$ t2 x8 G) F, o2 i, d
對(duì)于點(diǎn)焊機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度是一個(gè)重要指標(biāo)，要求能夠快速完成小節(jié)距的多點(diǎn)定位（例如每0．3－0．4秒移動(dòng)30－50mm節(jié)距后定位）；為確保焊接質(zhì)量，定位精度要求較高（一般為±0·25mm）；并具有較大的持重（50～100Kg），以便攜帶內(nèi)裝變壓器的焊鉗。" p' ?! z" \% i6 p
& E3 [; D. `' j" T8 J0 P8 t% Z
焊接機(jī)器人的主要性能指標(biāo)
% A# ^; d$ o* m1 F5 D2 a
$ h; @5 Q& X6 }2 i焊接機(jī)器人的主要性能指標(biāo)以日本安川電機(jī)公司生產(chǎn)的Motoman－L10為例表示如下：
1 A- [! h. N8 b0 }: a/ x
8 A/ X. v5 W4 t( v$ n, d4 H T5 X; u* z9 H( H# N2 x
9 x/ \) l6 v+ T名稱與型號(hào)：Motoman－L10
; X! d5 M" g" Q' I& h- B# _" T- p
: x* U+ j( }- n; [, `2 u主要用途：弧焊
# @( h+ `" {" M* b; l7 z2 R& \% Z
/ G% y, k" V0 h類別：示教再現(xiàn)型3 n0 {) h: r% K1 q
# P! \0 L% o1 M/ |- J: b2 |
坐標(biāo)型式：多關(guān)節(jié)式, H/ e1 T# z7 T2 _
5 ~) ?* h- z( Q) d: r自由度數(shù)：5個(gè)5 n5 f2 ~# n' }* e: O
8 Y9 m$ Z8 T/ T) L5 |' t9 @抓重：最大10㎏（包括夾鉗）
* ]/ c& r9 I) K& h2 ` ^; U6 }% a. B& ?; E1 b
動(dòng)作范圍與速度運(yùn)動(dòng)參數(shù)列表如下：% I- h( M" \( X* q/ h
& `' [$ Q# C1 o/ p$ G
Motoman－L10運(yùn)動(dòng)參數(shù)
! L6 U* w% }1 P1 p/ Q
- O! V- D, h. z" s0 R: x8 R3 A' q6 B) w% X9 z* ^" X& t& m3 z
（遮住的數(shù)字是150）
* i) R6 j+ O/ k. q9 P# Q! A1 s2 y
定位方式：選用增量編碼器作為位置檢測(cè)元件9 t: m. U! F; ^4 E2 y. Y: e
/ x: f4 j+ _! P# p! M1 w: f5 m
控制方式：重復(fù)式數(shù)字位置控制方式，可精確控制運(yùn)動(dòng)軌跡/ T1 d( t$ `# v+ d0 D
: G0 B* G" n+ a4 ^, L# o+ k重復(fù)定位精度：±0．2mm4 z/ t) |) @9 ?7 y6 ~
3 W" [) B8 F" Y3 T& @- H$ t l! p" q
驅(qū)動(dòng)方式：電伺服采用交流測(cè)速發(fā)電機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)元件，實(shí)現(xiàn)速度反饋，并引進(jìn)力矩反饋
& q) s$ m' f' P, A7 g3 z2 M
( {& P" D5 m7 H5 k& z3 ]驅(qū)動(dòng)源：DC伺服電動(dòng)機(jī)3 e, b, C" u& X5 x6 y
& K, \5 V/ _4 L( ]1 a6 {3 E3 X0 y3 R程序控制和存儲(chǔ)方式：采用8位微處理Intel8080用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為主存（盒式磁帶補(bǔ)充主存容量之不足）
. z8 Y7 ~' ? f T# T+ I+ H8 _. e2 E( v. Q
程序步數(shù)：1000步 {. z1 ? q! N) n
' S( e, o+ x/ s, w
指令條數(shù)：600條' t& U5 v5 t! D* R* u5 V3 K. P
' m$ x* l& `* `+ h- I+ `1 @2 |2 n) I重量：本體400㎏控制部分350㎏8 O4 o k' [/ w3 H* Z- I
: Q) X; Y8 q' k B
外部同步信號(hào)：輸入22點(diǎn)輸出21點(diǎn)$ P2 h, g1 s% s; I1 B' f3 H
6 E- v, h/ ]) R- O4 {2 Y6 q電源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA, ^& E% t! C( O/ F" q
' ?) q3 t" J1 v, m+ T0 T! a+ t) I焊接機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成
' U6 m5 Q% w u0 Y1 o
- P" t1 u2 U5 t) a# M0 p, |完整的焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般有如下幾部分組成：機(jī)器人操作機(jī)、變位機(jī)、控制器、焊接系統(tǒng)（專用焊接電源、焊槍和焊鉗等）、焊接傳感器、中央控制計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的安全設(shè)備等。
' N4 w* m$ Z+ T! g# v$ D4 {! C+ e) u: i6 A5 U" _. l
根據(jù)用途，將工業(yè)機(jī)器人配置不同的焊接系統(tǒng)，將組成不同的焊接機(jī)器人系統(tǒng)。
3 O& \ A# ?4 b! ^6 C弧焊機(jī)器人
' j4 T. o e7 W- T& ?: x5 G- m5 q! i, \* r( ]. J: B0 v9 y6 U
弧焊機(jī)器人在通用機(jī)械、金屬結(jié)構(gòu)等許多行業(yè)中得到廣泛運(yùn)用?；『笝C(jī)器人是包括電弧焊附屬裝置在內(nèi)的柔性焊接系統(tǒng)，而性能有特殊的要求。在弧焊作業(yè)中，焊槍?xiě)?yīng)跟蹤工件的焊道運(yùn)動(dòng)，并不斷填充金屬形成焊縫。因此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度穩(wěn)定性和軌跡精度是兩項(xiàng)重要指標(biāo)。一般情況下，焊接速度約為5～50㎜／s，軌跡精度約為±（0．2～0．5）㎜。由于焊槍的姿態(tài)對(duì)焊縫質(zhì)量有一定的影響，因此希望在跟蹤焊道的同時(shí)，焊槍姿態(tài)的可調(diào)范圍盡量大，其一些基本性能要求如下所示：1 k; r$ L. I8 B
2 J, U! R- g& p8 r
設(shè)定焊接條件（電流、電壓、速度等）；
' ~8 l! C5 e+ ?5 z2 U/ t L. I4 H; V/ t- k) b
擺動(dòng)功能；9 ?0 c3 U G; f# T I5 u' \
6 Y" T/ K% \7 x6 e; I" p坡口填充功能；
1 w2 p) D6 r6 q3 S/ _, V. }9 Q
: H8 z8 v" Q- T焊接異常功能檢測(cè)；
4 c3 t1 x( Z- I3 p- u( |4 @
: s; C) W7 Q/ J# p% B6 P焊接傳感器（起始點(diǎn)檢測(cè)、焊道跟蹤）的接口功能。
* V5 c B; k9 M% B+ c' y( L' g" u, P
點(diǎn)焊機(jī)器人
4 g8 S2 k# v0 Q# r; R/ @# ^% W
6 H' w f( E& D9 b& r( d2 \3 G汽車工業(yè)是點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)一個(gè)典型的應(yīng)用領(lǐng)域。最初，點(diǎn)焊機(jī)器人只用于增強(qiáng)焊作業(yè)（往已拼接好的工件上增加焊點(diǎn)），后來(lái)為了保證拼接精度，又讓機(jī)器人完成定位焊作業(yè)性能，具體來(lái)說(shuō)有：
: J- x! l% n2 U' g1 i' k
" r- `, N0 R8 u1 ]5 \ U1 X安裝面積小，工作空間大；+ C, e4 ^9 m$ `/ p4 |6 ^
y# |0 U. p# y+ t4 A8 n6 W快速完成小節(jié)距的多點(diǎn)定位（例如每0．3～0．4s移動(dòng)30～50㎜節(jié)距后定位）；0 R' t$ b# j) v$ m! i- j
: {1 |3 K3 h. E& m2 Z7 v1 h1 f& E
定位精度高（±0．25㎜），以確保焊接質(zhì)量；
G' E4 s/ M: r, V; p1 E G9 Y0 X ?' i
持重大（50～100㎏），以便攜帶內(nèi)裝變壓器的焊鉗；
2 c4 a u6 G5 `* s& w
- g: r5 x7 i! L" p9 X內(nèi)存容量大，示教簡(jiǎn)單，節(jié)省工時(shí)；$ ]8 p _/ \5 u9 m" G8 R
& l, w! p5 h( {- n8 e
點(diǎn)焊速度已生產(chǎn)線相匹配，同時(shí)按全可靠性好。
% \$ L+ Z1 n2 _6 _+ {8 a1 D8 t$ ~ n- a
# t. Q4 |: C- C* S, y焊接機(jī)器人系統(tǒng)原理圖. P* x# X$ s; z8 M2 j
" V6 t% Z3 e, D1 A7 [ e) \焊接機(jī)器人的示教編程
8 ~6 b6 x$ k5 {8 J+ N; d* n) O5 a0 U# h
用機(jī)器人代替人進(jìn)行作業(yè)時(shí)，必須預(yù)先對(duì)機(jī)器人發(fā)出指令，規(guī)定機(jī)器人應(yīng)該完成的動(dòng)作和作業(yè)的具體內(nèi)容，這個(gè)指示過(guò)程稱之為對(duì)機(jī)器人的示教（teaching），或者稱之為對(duì)機(jī)器人的編程（programming）。對(duì)機(jī)器人的示教內(nèi)容通常存儲(chǔ)在機(jī)器人的控制裝置內(nèi)，通過(guò)存儲(chǔ)內(nèi)容的再現(xiàn)（playback），機(jī)器人就能實(shí)現(xiàn)人們所要求的動(dòng)作和要求人們賦予的作業(yè)內(nèi)容。7 H# [8 j2 T% h! Y! R
+ t3 h2 b+ ]. P# A示教內(nèi)容主要由兩部分組成，一是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的示教，二是機(jī)器人作業(yè)條件的示教。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的示教主要是對(duì)為了完成某一作業(yè)，焊絲端部所要運(yùn)動(dòng)的軌跡，包括運(yùn)動(dòng)類型和運(yùn)動(dòng)速度的示教。機(jī)器人作業(yè)條件的示教主要是為了獲得好的焊接質(zhì)量，對(duì)焊接條件進(jìn)行示教，包括被焊金屬的材質(zhì)、板厚、對(duì)應(yīng)焊縫形狀的焊槍姿勢(shì)、焊接參數(shù)、焊接電源的控制方法等。+ l8 D( E) T7 z. Z% o0 q6 l
|
|
發(fā)表于 2018-8-1 12:48:00
QQ好友和群
QQ空間
