机械必威体育网址
标题:
焊接机器人的性能要求与系统构成
[打印本页]
作者:
远祥
时间:
2018-8-1 12:48
标题:
焊接机器人的性能要求与系统构成
焊接机器人最早只在点焊中得到应用，80年初，随着计算机技术、传感器技术的发展，弧焊机器人逐渐得到普及，特别是近十几年来由于世界范围内经济的高速发展，市场的激烈竞争使那些用于中、大批量生产的焊接自动化专机已不能适应小规模、多品种的生产模式逐渐被具有柔性的焊接机器人代替，焊接机器人得到了巨大的发展，焊接已成为工业机器人应用最大的领域之一，焊接机器人在汽车、摩托车、工程机械等领域都得到了广泛的应用。目前世界拥有的80余万台工业机器人中，用于焊接的机器人可达40％以上。
. }5 z3 W# V+ y( c+ i/ `
; ?3 l* d4 N$ P4 z. U
机器人焊接时的主要注意事项
a7 |8 Z ]" l8 I' b# ?2 }* e
# N7 I7 O5 A5 g
1．必须进行示教作业
* @7 }% T2 i9 h4 C$ j# D$ @
! @+ z7 _+ g+ M; ]
在机器人进行自动焊接前，操作人员必须示教机器人焊枪的轨迹和设定焊接条件等。
5 F- X- e( z9 {" r5 R
0 l$ ^% u- N4 M, b$ ^1 d
由于必须示教，所以机器人不面向多品种少量生产的产品焊接。
$ {) N% G: V8 n( E* ?5 a6 v, [
( j4 N% J8 @ C" f b8 s
2．必须确保工件的精度
; [: p' |3 _; T" C$ ^& I) y
: a* |1 g( H$ x
机器人没有眼睛，只能重复相同的动作。
4 W1 n$ A( q1 ]5 I6 W9 X' `
8 c& K2 Z( |0 T$ y6 [3 d
机器人轨迹精度为±0．1mm，以此精度重复相同的动作。
+ L2 B" z/ F7 r1 z' P& Y
6 h% E6 r+ w" ~% X& q
焊接偏差大于焊丝半径时，有可能焊接不好，所以工件精度应保持在焊丝半径之内。
" q* d$ C! y! Z$ |( U$ n
2 s8 |( s C' i& Y# J E1 f; r) X
3．焊接条件的设定取决于示教作业人员的技术水平
/ w* B0 N6 j, S' X7 ]% S/ v
6 |$ P: R. }2 \! e/ u& y5 O6 X5 {2 `
操作人员进行示教时必须输入焊接程序，焊枪姿态和角度，电流、电压、速度等焊接条件。
' d! ?' Q! s. O' g; P+ [+ [1 }
& R2 X4 t2 \+ ^9 @" ]7 Z
示教操作人员必须充分掌握焊接知识和焊接技巧。
' @4 A, `0 x+ x% Z0 s# I& l& p$ m
5 R" K3 h9 J+ l5 c1 }5 \/ l% R4 l: F
4．必须充分注意安全
7 f3 J4 _$ f. Y
+ K2 d& z2 G7 X7 R, B# [9 k- S. G
机器人是一种高速的运动设备，在其进行自动运行时绝对不允许人靠近机器人（必须设置安全护栏）。
. o& b$ P, ?# F; V1 t3 e2 C5 V
2 u! T, c' ]" S+ I3 X' v5 O, O
操作人员必须接受劳动安全方面的专门教育，否则不准操作。
! D/ [- g4 J& G; ~" O% ?
) ^: q* H7 `$ u
弧焊机器人的性能要求
- f# ^0 I8 n5 X5 q
- l# _( H5 T- l3 |& H
在弧焊作业中，要求焊枪跟踪工件焊道运动，并不断填充金属形成焊缝，因此运动过程中速度的稳定性和轨道精度是两项重要的指标。
8 m- r/ j/ I$ f6 K' O
( H9 b( A4 g* `2 ? _4 F0 b& g
一般情况下，焊接速度可取5～50mm／s，轨道精度可取±0·2～0·5mm。由于焊枪的姿态对焊缝质量也有一定的影响，因此希望在根踪焊道的同时，焊枪姿态的可调范围尽量大，还有其它一些性能要求，如摆动功能、焊接传感器（起始点检测、焊缝跟踪）的接口功能、焊枪防碰功能等。
t) h1 H7 u& b( H# C
4 ~) f7 c. Z, X2 h U% [8 E; g
焊接规范的设定。起弧、收弧参数。
; h ?9 \8 a, x& K9 T
3 d! |- _' j2 p
摆动功能。摆动频率、摆幅、摆动类型的设定。
! B6 S3 g H8 _# v
9 \! T" J7 E* H
焊接传感器。起始点检测、焊缝跟踪传感器的接口功能。
: H* |; N- e( G. `" q! N3 S6 G1 [
; K. S) X- J7 X( p9 ~$ l- R8 ^6 H
焊枪防碰功能。当焊枪受到不正常的阻力时，机器人停机，避免操作者和工具受到损坏。
" e4 n1 h6 S4 f: T9 q1 E& c" d
: A( h" @8 V \/ n( W8 F5 I
多层焊功能。应用该功能可以在第一层焊接示教完成后，实现其余各层的自动编程。
) r( b9 q0 ~4 L' m% C/ a
8 N1 o/ {# h& z) H2 Z& x
再引弧功能。引弧失败后，自动重试。因此消除了焊接异常（引弧失败）发生时引起的作业中断，最大限度避免了因此而引起的全线停车。
2 [! s- Y( K: a3 v* z
" Q& E6 f5 p- M! Y& m: t
焊枪校正功能。焊枪与工件发生碰撞时，可通过简单操作进行校正。
5 @& ^" F X, [- L \
. y5 O, O$ @7 K+ t/ H$ Q! R- t
粘丝自动解除功能。焊接终了时如果检测出焊丝粘丝，则自动再通电解除粘丝，因此不必手工剪断焊丝。
1 t, {, I) v2 @7 q3 M% K! Z
& d, c4 p/ I5 b% y* }" K; y) N
断弧再启动功能。出现断弧时，机器人会按照指定的搭接量返回重新引弧焊接。因此无须补焊作业。
$ l$ P0 ^1 k- o# a
; o# j0 B0 W4 v% h& \- G' d6 C
点焊机器人的性能要求
; O& `1 i% A/ u
$ }0 M3 V1 {! W F1 c q( `9 S
对于点焊机器人运动速度是一个重要指标，要求能够快速完成小节距的多点定位（例如每0．3－0．4秒移动30－50mm节距后定位）；为确保焊接质量，定位精度要求较高（一般为±0·25mm）；并具有较大的持重（50～100Kg），以便携带内装变压器的焊钳。
/ r1 c, ^( @0 w
, e$ y/ I/ C, n2 c7 j# r
焊接机器人的主要性能指标
# m. F' P; Q e. e. |
4 v6 t/ ?- h( z1 ^
焊接机器人的主要性能指标以日本安川电机公司生产的Motoman－L10为例表示如下：
& S$ \* P2 c; V* m8 b% Y
3 W7 B' j8 e$ k/ a$ ?
7 K/ ~! P, K& l
) j0 k; v3 v1 @
名称与型号：Motoman－L10
^$ l$ Y9 B4 ?6 \. S. C, {
$ _% L/ c; G' {
主要用途：弧焊
4 ^! h) c' T5 Z# `' R* j
/ v1 L6 n. p Z O, Q
类别：示教再现型
9 | ]- W4 i/ L* V$ U
B0 |& [. c- U, k; B8 u7 [
坐标型式：多关节式
$ o$ X, u2 u2 \+ {; K6 e
| _ z) l8 ~( c# O% U
自由度数：5个
+ a( o; W# o9 j/ y5 _
8 Z8 I8 T' g2 }& B [& u) K
抓重：最大10㎏（包括夹钳）
5 J/ A2 ~7 M) A+ ^8 q( m
4 V# C! q1 h) d
动作范围与速度运动参数列表如下：
; y/ f% ]# H# a/ {9 k
8 {- N5 y/ |) M2 |, ~" N
Motoman－L10运动参数
4 n% z$ q0 m" T1 p* W% X6 e. O- L
: Y8 t" D, p- T3 N v" @) j
. Z, O$ w6 @ U4 C" k) c7 l9 _4 \
（遮住的数字是150）
8 B! A/ z# \) H; ^2 y
9 C: i0 f& }8 Z( o& r0 e
定位方式：选用增量编码器作为位置检测元件
/ s2 x( i6 ]0 @% F3 c) w# L
' [8 d4 M- v! o7 W7 m4 L
控制方式：重复式数字位置控制方式，可精确控制运动轨迹
# ]2 o2 h" o- m5 U) i; T7 Y7 A
; z5 H. n; i% A: C' T2 Q2 p
重复定位精度：±0．2mm
/ S) w5 U$ [9 ^- n4 R
# e5 T& R2 l' o
驱动方式：电伺服采用交流测速发电机作为伺服电动机的速度检测元件，实现速度反馈，并引进力矩反馈
) E1 o' q- E( L, b
' U% u. s! ~! g
驱动源：DC伺服电动机
; ?+ q8 `# ]8 M- u. C7 W5 ]
0 I) p6 P# H# ]: h! ~% W$ `1 W
程序控制和存储方式：采用8位微处理Intel8080用半导体存储器作为主存（盒式磁带补充主存容量之不足）
# Z6 ^( j) W4 m4 \4 X( F5 f
# {1 F+ s( K; {' [* @. r% N
程序步数：1000步
$ ]" v& c4 b% S9 ?3 d
6 D- v/ s4 g; x" C; z# c3 `# E
指令条数：600条
) ^; z1 t i: u; [6 d9 b* r
- {* P; \9 O/ { A
重量：本体400㎏控制部分350㎏
: G2 a& e9 @9 f
6 d/ J+ P- \6 ^5 N% W% x
外部同步信号：输入22点输出21点
/ r# ]( T2 o9 @7 B7 g* ^- A9 y
7 C1 ^8 A8 J$ c6 \1 l5 f
电源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA
- D( X3 z7 j5 F8 }$ E
. ]# m) x3 q$ P
焊接机器人的系统构成
5 ~+ @6 x% C$ d, _; q- P0 w9 Z
( `. E4 S7 h n3 T0 F
完整的焊接机器人系统一般有如下几部分组成：机器人操作机、变位机、控制器、焊接系统（专用焊接电源、焊枪和焊钳等）、焊接传感器、中央控制计算机和相应的安全设备等。
* N$ j7 K, K1 W' F0 V/ g0 n
7 E- V- s. j0 n8 @
根据用途，将工业机器人配置不同的焊接系统，将组成不同的焊接机器人系统。
5 J0 `% ~7 U% _ f
弧焊机器人
/ y% B) @9 T1 J4 N' ]5 g; H
: f' G0 H, S2 T- Z8 j$ A
弧焊机器人在通用机械、金属结构等许多行业中得到广泛运用。弧焊机器人是包括电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统，而性能有特殊的要求。在弧焊作业中，焊枪应跟踪工件的焊道运动，并不断填充金属形成焊缝。因此运动过程中的速度稳定性和轨迹精度是两项重要指标。一般情况下，焊接速度约为5～50㎜／s，轨迹精度约为±（0．2～0．5）㎜。由于焊枪的姿态对焊缝质量有一定的影响，因此希望在跟踪焊道的同时，焊枪姿态的可调范围尽量大，其一些基本性能要求如下所示：
T) h, j1 @' w4 i; d( c# R6 b
& q9 Q! t0 h, e
设定焊接条件（电流、电压、速度等）；
: D% L3 E, g& h5 t+ \. ?8 z+ Z
^9 H( I- C: o) V
摆动功能；
0 M& B$ Z* r- n2 e- n
& V: e) |6 W S+ o V* C
坡口填充功能；
! L) Z5 X; w7 O
8 p- S+ n+ f: [
焊接异常功能检测；
6 i. U1 H9 ]/ I
/ F) J# [4 h2 Z6 V7 Z
焊接传感器（起始点检测、焊道跟踪）的接口功能。
, q7 m. O S6 {
) @ C+ Z) a5 F# N. y' w+ ^
点焊机器人
7 l3 B1 K& L1 E
/ H- B& h6 F% K* w3 I2 `
汽车工业是点焊机器人系统一个典型的应用领域。最初，点焊机器人只用于增强焊作业（往已拼接好的工件上增加焊点），后来为了保证拼接精度，又让机器人完成定位焊作业性能，具体来说有：
- J% S( P' T( F
; N6 a6 K4 _8 i* S5 l
安装面积小，工作空间大；
: [0 B. }% I7 ^% I7 H
( }/ @( h, A8 |8 E" f, K; X
快速完成小节距的多点定位（例如每0．3～0．4s移动30～50㎜节距后定位）；
* h. h3 s" d6 H5 O1 Z! s3 Q/ t
/ m5 M+ S$ |& T+ E$ O# p
定位精度高（±0．25㎜），以确保焊接质量；
4 `4 R! q5 A S/ W" v& Q8 {' m* w
/ R2 e9 _- h$ k @" L! z& N: i
持重大（50～100㎏），以便携带内装变压器的焊钳；
( H: _, V+ H( b! A
9 j% m9 J) A) @8 `8 e- d/ f* Z
内存容量大，示教简单，节省工时；
+ _' D( B- w# `
6 K0 \: W! ^2 F/ G7 K% ~$ Y' [ ^
点焊速度已生产线相匹配，同时按全可靠性好。
- h& H/ x# ?5 e9 O: o' z- l
) k1 K6 V$ I& h+ l o3 X8 S" L
" q; L6 e& I! U" i
焊接机器人系统原理图
. Y) R1 r; h4 Y8 z' U" v7 X
; [. i, @8 j! A' p! p0 x' L
焊接机器人的示教编程
8 ~; G3 b2 O' n
' v& V# |3 D8 A: j
用机器人代替人进行作业时，必须预先对机器人发出指令，规定机器人应该完成的动作和作业的具体内容，这个指示过程称之为对机器人的示教（teaching），或者称之为对机器人的编程（programming）。对机器人的示教内容通常存储在机器人的控制装置内，通过存储内容的再现（playback），机器人就能实现人们所要求的动作和要求人们赋予的作业内容。
# Z' g# y3 {8 I" y8 I: m# k
: {0 W2 |9 D2 \) z
示教内容主要由两部分组成，一是机器人运动轨迹的示教，二是机器人作业条件的示教。机器人运动轨迹的示教主要是对为了完成某一作业，焊丝端部所要运动的轨迹，包括运动类型和运动速度的示教。机器人作业条件的示教主要是为了获得好的焊接质量，对焊接条件进行示教，包括被焊金属的材质、板厚、对应焊缝形状的焊枪姿势、焊接参数、焊接电源的控制方法等。
9 X* Q/ R4 V% @& W$ m
作者:
xiangrikuib11
时间:
2018-8-1 20:00
感谢分享！
作者:
陳536
时间:
2018-8-1 20:16
怎麼驗收機器人呢?有範本嗎?
作者:
BLACKLSEAN
时间:
2018-8-1 21:44
顶
作者:
threetigher
时间:
2018-8-8 21:38
陳536 发表于 2018-8-1 20:16
|' P. |6 d, |5 A
怎麼驗收機器人呢?有範本嗎?
, Q/ h' R! H" g, W# E) B
一般是在机器人出厂前，就给出样本，进行demo焊接，评估质量，效率等等。
作者:
地球MAN
时间:
2018-8-9 21:57
顶起
欢迎光临 机械必威体育网址 (//www.szfco.com/)
Powered by Discuz! X3.4