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標(biāo)題: 焊接機(jī)器人的性能要求與系統(tǒng)構(gòu)成 [打印本頁]
作者: 遠(yuǎn)祥    時(shí)間: 2018-8-1 12:48
標(biāo)題: 焊接機(jī)器人的性能要求與系統(tǒng)構(gòu)成
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，特別是近十幾年來由于世界范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場的激烈競爭使那些用于中、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。
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機(jī)器人焊接時(shí)的主要注意事項(xiàng)+ N; I# y. ?9 p1 b
" q1 o% d  b9 a  g6 R' q0 I3 x( D
1．必須進(jìn)行示教作業(yè)" y! M3 _9 z" [, m

7 N+ J) Y* i5 B; V& `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。( R) m7 L& e( t" Q3 n" O

6 R( l* j% M& o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。
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, ], A$ x& O. \- Z2．必須確保工件的精度. G3 o4 Y  ]4 d. k
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機(jī)器人沒有眼睛，只能重復(fù)相同的動(dòng)作。1 B& q5 M& S- G/ u4 A' Y0 e! `

2 I; X# z/ R$ ?機(jī)器人軌跡精度為±0．1mm，以此精度重復(fù)相同的動(dòng)作。; S. V$ z6 K: o: ^5 ^

+ W4 X; S" n* p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)。7 E0 \5 j" R3 x" `4 O

; Y% t! {6 D# f) i$ }# Q+ u3．焊接條件的設(shè)定取決于示教作業(yè)人員的技術(shù)水平- c& |& r- H1 |+ S
) |& K& X' Q1 `5 _5 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。
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! J& b, u0 V$ W9 }# a; R5 y示教操作人員必須充分掌握焊接知識(shí)和焊接技巧。5 b" w4 ?5 m5 d* J3 e' U
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4．必須充分注意安全7 \' }5 Y. T% E( H
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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)絕對不允許人靠近機(jī)器人（必須設(shè)置安全護(hù)欄）。
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5 M3 |) f. D  L& t操作人員必須接受勞動(dòng)安全方面的專門教育，否則不準(zhǔn)操作。
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# F! j- G5 Y" A8 @弧焊機(jī)器人的性能要求) ^* e& [% Y, w4 e  z
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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)過程中速度的穩(wěn)定性和軌道精度是兩項(xiàng)重要的指標(biāo)。
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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、焊縫跟蹤）的接口功能、焊槍防碰功能等。
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, s& R6 B4 I$ v7 O# j6 ]" {焊接規(guī)范的設(shè)定。起弧、收弧參數(shù)。
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擺動(dòng)功能。擺動(dòng)頻率、擺幅、擺動(dòng)類型的設(shè)定。9 @7 _% x3 R/ W) I) a

, M+ j, Z1 o# W0 j; l8 j+ f焊接傳感器。起始點(diǎn)檢測、焊縫跟蹤傳感器的接口功能。
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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。
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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。
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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。5 |: M# y- W# s% _
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焊槍校正功能。焊槍與工件發(fā)生碰撞時(shí)，可通過簡單操作進(jìn)行校正。4 {1 k$ ^  d4 ?( m8 {

# E( f2 V: h: R. S粘絲自動(dòng)解除功能。焊接終了時(shí)如果檢測出焊絲粘絲，則自動(dòng)再通電解除粘絲，因此不必手工剪斷焊絲。
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8 L3 y: B5 y" Z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。因此無須補(bǔ)焊作業(yè)。
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9 `" Z1 W/ V0 n' u5 Z# x點(diǎn)焊機(jī)器人的性能要求' @4 V/ I, L  S& Y. B0 \
' M' i9 w, t/ d# y2 f. T3 n
對于點(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。
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3 N" L8 }& B* f  }! `& v5 S9 A1 I焊接機(jī)器人的主要性能指標(biāo)
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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：
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# X  e3 X: s! H: r4 ]( x( Y1 a. e' {, m) J# L! A! V8 r
名稱與型號：Motoman－L10
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' W& h& Y% M, v: s& h主要用途：弧焊6 {; C) s. U; u. \+ e/ B- W( z5 _

" X3 B) p2 ]7 k& |類別：示教再現(xiàn)型+ j1 C& \# f/ W; I: O; `

. X8 _+ `6 V; s7 u8 k( ?坐標(biāo)型式：多關(guān)節(jié)式- I- T! d3 E% l( O' q& R% f

$ c8 p- B0 c& S9 w$ _" ?+ s7 i自由度數(shù)：5個(gè)
, L) d7 r' G; e& U; I1 f3 S
& _# h: Z1 G# l& _8 l- \, V. F5 q抓重：最大10㎏（包括夾鉗）
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- }$ e% F! v$ `* s' p1 p1 l1 o動(dòng)作范圍與速度運(yùn)動(dòng)參數(shù)列表如下：  S5 [9 H# U, n7 _7 k0 ]% E! S* b& ^
0 K+ o! r5 i- G9 h- _8 [% d: F1 y
Motoman－L10運(yùn)動(dòng)參數(shù)
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（遮住的數(shù)字是150）( a0 m7 C, a# n+ @

& ~/ A) B  }8 u  w: r! v( I定位方式：選用增量編碼器作為位置檢測元件9 X5 O. y* L% l+ u3 f9 k# _5 e! S

# T' ^, j2 E6 M2 ~) i- B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- J) @' I+ U' p$ I9 s

0 g" ]0 u1 D/ z  I重復(fù)定位精度：±0．2mm+ p7 h) V9 j, x" J8 }4 o3 }! i
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驅(qū)動(dòng)方式：電伺服采用交流測速發(fā)電機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)的速度檢測元件，實(shí)現(xiàn)速度反饋，并引進(jìn)力矩反饋
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驅(qū)動(dòng)源：DC伺服電動(dòng)機(jī)' d0 f2 ?8 e$ B3 ^; m" ]8 I& E8 H( \

: [: A! b" s+ i( O$ G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）
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程序步數(shù)：1000步% y" N; n9 L# U6 G) g( K5 C2 n  l" l$ p
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指令條數(shù)：600條
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重量：本體400㎏控制部分350㎏
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外部同步信號：輸入22點(diǎn)輸出21點(diǎn)& S( r0 S0 n$ e
- _4 ~. f1 G: H+ e3 J4 v. L
電源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA
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0 y7 K' l$ c7 L1 r. e# t( d焊接機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成
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% h) D" T; |" u, H2 l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。
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4 ~+ P! ^! ^# p; I5 t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)。9 L" o4 C' E( s
弧焊機(jī)器人
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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，焊槍應(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：
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4 E) O" o1 [  \設(shè)定焊接條件（電流、電壓、速度等）；$ j, g) z4 _' ~! K5 n& w1 D1 C

- ?5 M' Q" S7 a' C( B) k擺動(dòng)功能；6 O" Z! ]: ?9 C% {& z

2 _2 T: z. x& z5 E+ S3 D坡口填充功能；4 d3 ~* B/ T+ i
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焊接異常功能檢測；* c4 G  l1 @0 N% m$ E& y8 G% {' E
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焊接傳感器（起始點(diǎn)檢測、焊道跟蹤）的接口功能。, U3 x' q2 ?# x& e* _+ X1 @
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點(diǎn)焊機(jī)器人' J! f/ M% L) @8 M2 x9 y! W4 W) j

3 T5 T; c4 c# U; K' H8 ^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，具體來說有：
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) a7 P9 g9 H# B6 u, a安裝面積小，工作空間大；
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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）；, t- e, ^2 P& r
7 M6 Z% ^+ @# n7 D2 m/ i
定位精度高（±0．25㎜），以確保焊接質(zhì)量；
8 y  b8 z, I+ s1 s5 f/ N# D
9 }' Z& ^3 g% |( i持重大（50～100㎏），以便攜帶內(nèi)裝變壓器的焊鉗；  q) L' R. u7 I# }6 S7 _7 I$ l
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內(nèi)存容量大，示教簡單，節(jié)省工時(shí)；
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點(diǎn)焊速度已生產(chǎn)線相匹配，同時(shí)按全可靠性好。
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焊接機(jī)器人系統(tǒng)原理圖
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0 r9 y- T6 j" h# Z$ H焊接機(jī)器人的示教編程
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* g- t7 z' Z7 ^  d用機(jī)器人代替人進(jìn)行作業(yè)時(shí)，必須預(yù)先對機(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)指示過程稱之為對機(jī)器人的示教（teaching），或者稱之為對機(jī)器人的編程（programming）。對機(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。
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. G* A# I9 O0 d# L" h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，對焊接條件進(jìn)行示教，包括被焊金屬的材質(zhì)、板厚、對應(yīng)焊縫形狀的焊槍姿勢、焊接參數(shù)、焊接電源的控制方法等。
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作者: xiangrikuib11    時(shí)間: 2018-8-1 20:00
感謝分享！
作者: 陳536    時(shí)間: 2018-8-1 20:16
怎麼驗(yàn)收機(jī)器人呢?有範(fàn)本嗎?
作者: BLACKLSEAN    時(shí)間: 2018-8-1 21:44
頂
作者: threetigher    時(shí)間: 2018-8-8 21:38
陳536 發(fā)表于 2018-8-1 20:162 ?. G1 k5 }8 O+ c- ^: x1 x) _
怎麼驗(yàn)收機(jī)器人呢?有範(fàn)本嗎?
- Q$ V. i  n8 p
一般是在機(jī)器人出廠前，就給出樣本，進(jìn)行demo焊接，評估質(zhì)量，效率等等。
作者: 地球MAN    時(shí)間: 2018-8-9 21:57
頂起



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