信息摘要:
這幾天沒事多給大家普及下焊接機器人的知識,雖然是基礎(chǔ)知識,但是都對生產(chǎn)有用!
這幾天沒事多給大家普及下焊接機器人的知識,雖然是基礎(chǔ)知識,但是都對生產(chǎn)有用!
焊接機器人是從事焊接(包括切割與噴涂)的工業(yè)機器人。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)工業(yè)機器人屬于標(biāo)準(zhǔn)焊接機器人的定義,工業(yè)機器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動控制操作機(Manipulator),具有三個或更多可
編程的軸,用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的用途,機器人最后一個軸的機械接口,通常是一個連接 法蘭,可接裝不同工具或稱末端執(zhí)行器。焊接機器人就是在工業(yè)機器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊(割)槍的,使之能進行焊接,切割或熱噴涂。
簡介
隨著電子技術(shù)、
計算機技術(shù)、數(shù)控及機器人技術(shù)的發(fā)展,自動焊接機器人, 從60年代開始用于生產(chǎn)以來,其技術(shù)已日益成熟,主要有以下
優(yōu)點:
1)穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量,能將焊接質(zhì)量以數(shù)值的形式反映出來;
2)提高勞動生產(chǎn)率;
3)改善工人勞動強度,可在有害環(huán)境下工作;
4)降低了對工人操作技術(shù)的要求;
5)縮短了產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期,減少相應(yīng)的設(shè)備投資。
因此,在各行各業(yè)已得到了廣泛的應(yīng)用。
焊接機器人主要包括機器人和焊接設(shè)備兩部分。機器人由機器人本體和控制柜(硬件及軟件)組成。而焊接裝備,以弧焊及點焊為例,則由焊接電源,(包括其
控制系統(tǒng))、送絲機(弧焊)、焊槍(鉗)等部分組成。對于
智能機器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng),如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。圖1a、b表示弧焊機器人和
點焊機器人的基本組成。
世界各國生產(chǎn)的焊接用機器人基本上都屬
關(guān)節(jié)機器人,絕大部分有6個軸。其中,1、2、3軸可將末端工具送到不同的空間位置,而4、5、6軸解決工具姿態(tài)的不同要求。焊接機器人本體的機械結(jié)構(gòu)主要有兩種形式:一種為平行四邊形結(jié)構(gòu),一種為側(cè)置式(擺式)結(jié)構(gòu),如圖2a、b所示。側(cè)置式(擺式)結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點是上、下臂的活動范圍大,使機器人的工
焊接機器人示意圖
作空間幾乎能達一個球體。因此,這種機器人可倒掛在機架上工作,以節(jié)省占地面積,方便地面物件的流動。但是這種側(cè)置式機器人,2、3軸為懸臂結(jié)構(gòu),降低機器人的剛度,一般適用于負(fù)載較小的機器人,用于電弧焊、切割或噴涂。平行四邊形機器人其上臂是通過一根拉桿驅(qū)動的。拉桿與下臂組成一個平行四邊形的兩條邊。故而得名。早期開發(fā)的平行四邊形機器人工作空間比較小(局限于機器人的前部),難以倒掛工作。但80年代后期以來開發(fā)的新型平行四邊形機器人(
平行機器人),已能把工作空間擴大到機器人的頂部、背部及底部,又沒有測置式機器人的剛度問題,從而得到普遍的重視。這種結(jié)構(gòu)不僅適合于輕型也適合于重型機器人。近年來點焊用機器人(負(fù)載100~150kg)大多選用平行四邊形結(jié)構(gòu)形式的機器人。
上述兩種機器人各個軸都是作回轉(zhuǎn)運動,故采用伺服電機通過擺線針輪(RV)減速器(1~3軸)及諧波減速器(1~6軸)驅(qū)動。在80年代中期以前,對于電驅(qū)動的機器人都是用
直流伺服電機,而80年代后期以來,各國先后改用
交流伺服電機。由于交流電機沒有碳刷,動特性好,使新型機器人不僅事故率低,而且免維修時間大為增長,加(減)速度也快。一些負(fù)載16kg以下的新的輕型機器人其工具中心點(TCP)的最高
運動速度可達3m/s以上,定位準(zhǔn)確,振動小。同時,機器人的控制柜也改用32位的微機和新的算法,使之具有自行優(yōu)化路徑的功能,運行軌跡更加貼近示教的軌跡
編輯
點焊對焊接機器人的要求不是很高。因為點焊只需點位控制,至于焊鉗在點與點之間的移動軌跡沒有嚴(yán)格要求,這也是機器人最早只能用于點焊的原因。點焊用機器人不僅要有足夠的負(fù)載能力,而且在點與點之間移位時速度要快捷,動作要平穩(wěn),定位要準(zhǔn)確,以減少移位的時間,提
高工作效率。點焊機器人需要有多大的負(fù)載能力,取決于所用的焊鉗形式。對于用與變壓器分離的焊鉗,30~45kg負(fù)載的機器人就足夠了。但是,這種焊鉗一方面由于二次電纜線長,電能損耗大,也不利于機器人將焊鉗伸入工件內(nèi)部焊接;另一方面電纜線隨機器人運動而不停擺動,電纜的損壞較快。因此,目前逐漸增多采用一體式焊鉗。這種焊鉗連同變壓器質(zhì)量在70kg左右。考慮到機器人要有足夠的負(fù)載能力,能以較大的加速度將焊鉗送到空間位置進行焊接,一般都選用100~150kg負(fù)載的重型機器人。為了適應(yīng)連續(xù)點焊時焊鉗短距離快速移位的要求。新的重型機器人增加了可在0.3s內(nèi)完成50mm位移的功能。這對電機的性能,微機的運算速度和算法都提出更高的要求。
由于所設(shè)計的焊接機器人是在準(zhǔn)平面、空間狹窄的環(huán)境下工作,為了保證機器人能根據(jù)電弧傳感器的偏差信息,跟蹤焊縫自動焊接,要求所設(shè)計的機器人應(yīng)該結(jié)構(gòu)緊湊、移動靈活且工作穩(wěn)定.文中針對狹窄空間特點,開發(fā)了一種小型移動焊接機器人,根據(jù)機器人各結(jié)構(gòu)的運動特點,運用模塊化設(shè)計方法,把機器人機構(gòu)分為輪式移動平臺、焊炬調(diào)節(jié)機構(gòu)和電弧傳感器三部分。其中,輪式移動平臺由于其慣性大,響應(yīng)慢,主要對焊縫進行粗跟蹤,焊炬調(diào)節(jié)機構(gòu)負(fù)責(zé)焊縫精確跟蹤,電弧傳感器完成焊縫偏差實時識別.另外,機器人控制器和電機驅(qū)動器集成安裝于機器人移動平臺上,使其體積更小。同時,為了減少惡劣焊接環(huán)境下粉塵對運動部件影響,采用全封閉式結(jié)構(gòu),提高其系統(tǒng)可靠性
點焊機器人的焊接裝備,由于采用了一體化焊鉗,焊接變壓器裝在焊鉗后面,所以變壓器必須盡量小型化。對于容量較小的變壓器可以用50Hz工頻交流,而對于容量較大的變壓器,已經(jīng)開始采用逆變技術(shù)把50Hz工頻交流變?yōu)?00~700Hz交流,使變壓器的體積減少、減輕。變壓后可以直接用600~700Hz交流電焊接,也可以再進行二次整流,用直流電焊接。焊接參數(shù)由
定時器調(diào)節(jié),參見圖1b。新型定時器已經(jīng)微機化,因此機器人控制柜可以直接控制定時器,無需另配接口。點焊機器人的焊鉗,通常用氣動的焊鉗,氣動焊鉗兩個電極之間的開口度一般只有兩級沖程。而且電極壓力一旦調(diào)定后是不能隨意變化的。近年來出現(xiàn)一種新的電伺服點焊鉗,如圖4所示。焊鉗的張開和閉合由伺服電機驅(qū)動,碼盤反饋,使這種焊鉗的張開度可以根據(jù)實際需要任意選定并預(yù)置。而且電極間的壓緊力也可以無級調(diào)節(jié)。這種新的電伺服點焊鉗具有如下優(yōu)點:
1)每個焊點的焊接周期可大幅度降低,因為焊鉗的張開程度是由機器人精確控制的,機器人在點與點之間的移動過程、焊鉗就可以開始閉合;而焊完一點后,焊鉗一邊張開,機器人就可以一邊位移,不必等機器人到位后焊鉗才閉合或焊鉗完全張開后機器人再移動;
2)焊鉗張開度可以根據(jù)工件的情況任意調(diào)整,只要不發(fā)生碰撞或干涉盡可能減少張開度,以節(jié)省焊鉗開度,以節(jié)省焊鉗開合所占的時間。
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3)焊鉗閉合加壓時,不僅壓力大小可以調(diào)節(jié),而且在閉合時兩電極是輕輕閉合,減少撞擊變形和噪聲。