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帶你走向自動焊接機器人

2017-08-24

    焊接機器人包含焊槍、焊機和減震器。焊接機器人是從事焊接(包括切割與噴涂)的工業機器人。根據國際標準化組織(ISO)工業機器人術語標準的定義,工業機器人是一種多用途的、可重復編程的自動控制操作機(Manipulator),具有三個或更多可編程的軸,用于工業自動化領域。為了適應不同的用途,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行器。焊接機器人就是在工業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。
    1、焊接機器人的組成
    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。
    2、焊接用機器人的主要結構形式及性能
    世界各國生產的焊接用機器人基本上都屬關節式機器人,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。
    點焊機器人的基本功能點焊對所用的機器人的要求是不很高的。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??紤]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:
    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;
    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。
    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。

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