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          焊接機器人的行業(yè)應用

          2018-05-27 19:24:00
          陸啟蒙
          原創(chuàng )
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          隨著(zhù)制造業(yè)勞動(dòng)成本的上漲,機器人產(chǎn)品價(jià)格的不斷下降,人們更加追求更舒適的工作條件,機器人的應用每...

          隨著(zhù)制造業(yè)勞動(dòng)成本的上漲,機器人產(chǎn)品價(jià)格的不斷下降,人們更加追求更舒適的工作條件,機器人的應用每年遞增。

          工業(yè)機器人由操作機 (機械本體)、控制器、伺服驅動(dòng)系統和檢測傳感裝置構成,是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設備,特別適合于多品種變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩定、提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著(zhù)十分重要的作用。

          工業(yè)機器人

          自從20世紀60年代初,人類(lèi)創(chuàng )造了第一臺工業(yè)機器人以后,工業(yè)機器人就顯示出它極大的生命力,在短短40多年的時(shí)間中,工業(yè)機器人技術(shù)得到了迅速的發(fā)展,工業(yè)機器人已在工業(yè)發(fā)達國家的生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。目前,工業(yè)機器人已廣泛應用于汽車(chē)及汽車(chē)零部件制造業(yè)、機械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、食品工業(yè)、木材與家具制造業(yè)等領(lǐng)域中。在工業(yè)生產(chǎn)中,焊接機器人、裝配機器人、噴涂機器人及搬運機器人等工業(yè)機器人都已被大量采用。本文以下重點(diǎn)介紹焊接機器人。

          焊接機器人

          焊接機器人是從事焊接(包括切割與噴涂)的工業(yè)機器人,它主要包括機器人和焊接設備兩部分。其中,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(diǎn)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,還應配有傳感系統,如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。

          1、點(diǎn)焊機器人的特點(diǎn)

          由于采用了一體化焊鉗,焊接變壓器裝在焊鉗后面,所以點(diǎn)焊機器人的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,工業(yè)上已經(jīng)開(kāi)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(jìn)行二次整流,用直流電焊接,焊接參數由定時(shí)器調節。目前,新型定時(shí)器已經(jīng)微機化,因此機器人控制柜可以直接控制定時(shí)器,無(wú)需另配接口。點(diǎn)焊機器人的焊鉗,用電伺服點(diǎn)焊鉗,焊鉗的張開(kāi)和閉合由伺服電機驅動(dòng),碼盤(pán)反饋,使焊鉗的張開(kāi)度可以根據實(shí)際需要任意選定并預置,而且電極間的壓緊力也可以無(wú)級調節。

          電伺服點(diǎn)焊鉗具有如下優(yōu)點(diǎn):

          (1)每個(gè)焊點(diǎn)的焊接周期可大幅度降低,因為焊鉗的張開(kāi)程度是由機器人精確控制的,機器人在點(diǎn)與點(diǎn)之間的移動(dòng)過(guò)程,焊鉗就可以開(kāi)始閉合;而焊完一點(diǎn)后,焊鉗一邊張開(kāi),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(kāi)后機器人再移動(dòng)。

          (2)焊鉗張開(kāi)度可以根據工件的情況任意調整,只要不發(fā)生碰撞或干涉,可盡可能減少張開(kāi)度,以節省焊鉗開(kāi)度,節省焊鉗開(kāi)合所占的時(shí)間。

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

          2、弧焊機器人的特點(diǎn)

          弧焊機器人多采用氣體保護焊方法(MAG、MIG、TIG),通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都可以裝到機器人上作電弧焊。由于機器人控制柜采用數字控制,而焊接電源多為模擬控制,所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個(gè)接口。

          近年來(lái),國外機器人生產(chǎn)廠(chǎng)都有自己特定的配套焊接設備,在這些焊接設備內已經(jīng)插入相應的接口板,所以弧焊機器人系統中并沒(méi)有附加接口箱。應該指出的是,在弧焊機器人工作周期中,電弧時(shí)間所占的比例較大,因此在選擇焊接電源時(shí),一般應按持續率100%來(lái)確定電源的容量。送絲機構可以裝在機器人的上臂上,也可以放在機器人之外,前者焊槍到送絲機之間的軟管較短,有利于保持送絲的穩定性,而后者軟管校長(cháng),當機器人把焊槍送到某些位置,使軟管處于多彎曲狀態(tài),會(huì )嚴重影響送絲的質(zhì)量,所以送絲機的安裝方式一定要考慮保證送絲穩定性的問(wèn)題。

          3、焊接機器人應用中存在的問(wèn)題和解決措施

          (1) 出現焊偏問(wèn)題:可能為焊接的位置不正確或焊槍尋找時(shí)出現問(wèn)題。這時(shí),要考慮TCP(焊槍中心點(diǎn)位置)是否準確,并加以調整。如果頻繁出現這種情況就要檢查一下機器人各軸的零位置,重新校零予以修正。

          (2) 出現咬邊問(wèn)題:可能為焊接參數選擇不當、焊槍角度或焊槍位置不對,可適當調整。

          (3) 出現氣孔問(wèn)題:可能為氣體保護差、工件的底漆太厚或者保護氣不夠干燥,進(jìn)行相應的調整就可以處理。

          (4) 飛濺過(guò)多問(wèn)題:可能為焊接參數選擇不當、氣體組分原因或焊絲外伸長(cháng)度太長(cháng),可適當調整機器功率的大小來(lái)改變焊接參數,調節氣體配比儀來(lái)調整混合氣體比例,調整焊槍與工件的相對位置。

          (5) 焊縫結尾處冷卻后形成一弧坑問(wèn)題:可編程時(shí)在工作步中添加埋弧坑功能,可以將其填滿(mǎn)。

          4、在焊接過(guò)程中,機器人系統常見(jiàn)的故障

          (1) 發(fā)生撞槍?zhuān)嚎赡苁怯捎诠ぜM裝發(fā)生偏差或焊槍的TCP不準確,可檢查裝配情況或修正焊槍TCP。

          (2) 出現電弧故障,不能引?。嚎赡苁怯捎诤附z沒(méi)有接觸到工件或工藝參數太小,可手動(dòng)送絲,調整焊槍與焊縫的距離,或者適當調節工藝參數。

          (3) 保護氣監控報警:冷卻水或保護氣供給存有故障,檢查冷卻水或保護氣管路。

          5. 焊接機器人的編程技巧

          (1) 選擇合理的焊接順序,以減小焊接變形、焊槍行走路徑長(cháng)度來(lái)制定焊接順序。

          (2) 焊槍空間過(guò)渡要求移動(dòng)軌跡較短、平滑、安全。

          (3) 優(yōu)化焊接參數,為了獲得最佳的焊接參數,制作工作試件進(jìn)行焊接試驗和工藝評定。

          (4) 采用合理的變位機位置、焊槍姿態(tài)、焊槍相對接頭的位置。工件在變位機上固定之后,若焊縫不是理想的位置與角度,就要求編程時(shí)不斷調整變位機,使得焊接的焊縫按照焊接順序逐次達到水平位置。同時(shí),要不斷調整機器人各軸位置,合理地確定焊槍相對接頭的位置、角度與焊絲伸出長(cháng)度。工件的位置確定之后,焊槍相對接頭的位置必須通過(guò)編程者的雙眼觀(guān)察,難度較大。這就要求編程者善于總結積累經(jīng)驗。

          (5) 及時(shí)插入清槍程序,編寫(xiě)一定長(cháng)度的焊接程序后,應及時(shí)插入清槍程序,可以防止焊接飛濺堵塞焊接噴嘴和導電嘴,保證焊槍的清潔,提高噴嘴的壽命,確??煽恳?、減少焊接飛濺。

          (6) 編制程序一般不能一步到位,要在機器人焊接過(guò)程中不斷檢驗和修改程序,調整焊接參數及焊槍姿態(tài)等,才會(huì )形成一個(gè)好程序。

          結束語(yǔ)

          隨著(zhù)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展,實(shí)現焊接產(chǎn)品制造的自動(dòng)化、柔性化與智能化已成為必然趨勢。目前,采用機器人焊接已成為焊接自動(dòng)化技術(shù)現代化的主要標志。焊接機器人由于具有通用性強、工作可靠的優(yōu)點(diǎn),受到了人們越來(lái)越多的重視。

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