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焊接機器人的方向

隨著電子技術、計算機技術、數控及機器人技術的發展,自動弧焊機器人工作站, 從60年代開始用于生產以來,其技術已日益成熟,主要有以下優點:

1)穩定和提高焊接質量;

2)提高勞動生產率;

3)改善工人勞動強度,可在有害環境下工作;

4)降低了對工人操作技術的要求;

5)縮短了產品改型換代的準備周期,減少相應的設備投資。

因此,在各行各業已得到了廣泛的應用。

焊接機器人組成:

   焊接機器人主要包括機器人和焊接設備兩部分。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)、送絲機(弧焊)、焊槍(鉗)等部分組成。對于智能機器人還應有傳感系統,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。

結構形式及性能:

    世界各國生產的焊接用機器人基本上都屬關節機器人,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軸解決工具姿態的不同要求。焊接機器人本體的機械結構主要有兩種形式:一種為平行四邊形結構,一種為側置式(擺式)結構,如圖2a、b所示。側置式(擺式)結構的主要優點是上、下臂的活動范圍大,使機器人的工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,以節省占地面積,方便地面物件的流動。但是這種側置式機器人,2、3軸為懸臂結構,降低機器人的剛度,一般適用于負載較小的機器人,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。這種結構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(負載100~150kg)大多選用平行四邊形結構形式的機器人。

  上述兩種機器人各個軸都是作回轉運動,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)驅動。在80年代中期以前,對于電驅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,使之具有自行優化路徑的功能,運行軌跡更加貼近示教的軌跡。



點焊機器人的基本功能特點:

   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載能力,而且在點與點之間移位時速度要快捷,動作要平穩,定位要準確,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量在70kg左右。考慮到機器人要有足夠的負載能力,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負載的重型機器人。為了適應連續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。

點焊機器人的焊接裝備

    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,已經開始采用逆變技術把50Hz工頻交流變為600~700Hz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。焊接參數由定時器調節,參見圖1b。新型定時器已經微機化,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定后是不能隨意變化的。近年來出現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動,碼盤反饋,使這種焊鉗的張開度可以根據實際需要任意選定并預置。而且電極間的壓緊力也可以無級調節。這種新的電伺服點焊鉗具有如下優點:

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會或焊鉗完全張開后機器人再移動;

2)焊鉗張開度可以根據工件的情況任意調整,只要不發生碰撞或干涉盡可能減少張開度,以節省焊鉗開度,以節省焊鉗開合所占的時間。

3)焊鉗閉合加壓時,不僅壓力大小可以調節,而且在閉合時兩電極是輕輕閉合,減少撞擊變形和噪聲。


資料來源:志盛自動化焊接設備有限公司 http://www.abbzs.com
日期:2016-05-19 人氣:1436
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