焊接机器人的技术应用
焊接机器人应用技术是机器人技术、焊接技术和系统工程技术的融合,焊接机器人能否在实际生产中得到应用,发挥其优越性,取决于这几方面技术的共同提高,而系统工程技术是机器人技术和焊接技术的粘合剂。目前,焊接工艺正以惊人的发展速度成为工业生产中的主流工艺,而焊接质量和焊接生产率是任何企业都不能忽视的问题,因而焊接机器人的广泛应用势在必行。过去,由于国内缺乏技术人才,对机器人的应用
发那科焊接机器人公司
焊接机器人的技术应用
焊接机器人应用技术是机器人技术、焊接技术和系统工程技术的融合,焊接机器人能否在实际生产中得到应用,发挥其优越性,取决于这几方面技术的共同提高,而系统工程技术是机器人技术和焊接技术的粘合剂。目前,焊接工艺正以惊人的发展速度成为工业生产中的主流工艺,而焊接质量和焊接生产率是任何企业都不能忽视的问题,因而焊接机器人的广泛应用势在必行。过去,由于国内缺乏技术人才,对机器人的应用缺乏深层次的开发和利用,使它的利用效率远没有很好地体现出来。如今,这种状况正在迅速地改变。钢结构的焊接性包含以下两个方面的含义:一是工艺焊接性,是指金属或材料在一定的焊接工艺条件下,能否获得致密、无缺陷并具有一定使用性能的焊接接头的能力。
机器人的特点
1.柔性
机器人是数控立体作业机床,具有六个自由度,不仅可以实现焊枪位置的可达性,还可以实现焊枪的角度变化。虽然它的精度不能与传统的机床相比,但对于焊接生产而言,机器人的重复定位精度已完成能够胜任。
从经营角度看,设备的购入与产出平衡对企业来说非常重要,加之市场的影响,产品的更新换代周期相对缩短。如果采用焊接专机进行焊接生产,在产品换型时,焊接专机很难地适应产品的变化,从而阻碍了新产品的推出速度,这种延误极有可能严重影响企业的发展。采用机器人进行焊接生产,企业只需编制一个新程序即可实现新产品的投产,可使企业在市场上抢得先机。由于复杂的形状和严格的质量要求,转向架是另一种采用弧焊很难焊接的工件。
2.人机对话
人机对话意味着自动化程度的提高,同时也给我们带来了效率和效益。人机对话是“指令”和“传感”的交流,它的发展依赖于传感技术的发展。目前在焊接机器人工作站上,已经有越来越多的各种传感器得到使用,比如,借助电流检出装置,可以实现焊接过程的跟踪;点焊机器人有更多的控制方式控制焊钳压力和焊接条件的自动切换,针对不同打点位置可轻松实现的焊接时序,大大提高了打点质量,避免了焊点漏打、多打及位置不准确等问题。利用视觉传感器,可以实现焊缝位置的检测。
焊接机器人在引用配套设备的应用
与焊接机器人应用相配套的质量控制设备也在不断发展,主要体现在以下几个方面:
(1)机器人自身的质量控制及焊接管理的功能已经非常完善,如,焊接保护气流量的监控、导电嘴更换时间间隔的管理等。
(2)焊接夹具上,工件的检测、判断等传感器的使用在很大程度上保证了工件安装定位的准确性。
(3)控制设备的使用更进一步加强了焊接过程的质量控制。如,弧机器人焊接过程中的电流电压监控、送丝速度监控,点焊机器人的实时打点电流及时长的监控等。
焊接机器人在机器人的用途中一直占据着主导地位,尽管近年来在国内得到了迅速发展,但在世界范围内来看,它的应用还处于发展上升期,我们要做的工作还很多。如何引进国外成熟的机器人应用技术为我们所用,如何在焊接质量控制上与国外接轨,如何培养国内的焊接机器人市场等一系列问题都等待着我们进一步努力。如,在焊接工作站中,我们会遇到各种机器人安装形式(如图1a),在每种安装方式中,机器人各轴所受的重力矩各不相同,我们只要在ARM控制中正确地设置机器人对地面的角度(如图1b),就会克服各种安装方式对轨迹精度造成的不利影响。
机器人控制器的通用化、开放化和多轴协调控制
机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务的装置, 它是机器人的心脏, 决定了机器人性能的优劣。传统的机器人控制器基本上采用的计算机、 的机器人语言和的操作系统设计的, 结构封闭, 表现出开放性差、 软件独立性差、 扩展性差、 缺少网络功能等缺点, 它严重地影响了机器人的发展和应用水平。在这种情况下, 开发开放式的机器人控制系统显得非常迫切, 同时开放式机器人控制器也是当前控制系统的主流和发展趋势。针对这种类型的工件,我们常采用2台机器人同时协调焊接的方式,这就促生了两台机器人双机协调焊接技术。
目前各机器人厂商的控制柜都具有多轴协调控制能力, 用于多机器人焊接系统, 即若干个机器人通过合作与协调而完成某一任务。例如 MOTOMAN的机器人控制柜 NX100 可控制 4 台弧焊机器人同时作业, 使生产效率进一步提高。由于1台控制柜可统一控制多台机器人,所以机器人间无需联锁。我们应该承认国产机器人无论从控制水平还是可靠性等方面与国外公司还存在一定的差距。
焊接过程中, 可根据作容选择多台机器人协调作业, 或选择单台机器人独立作业, 控制器实时监控手臂间的干涉, 即使在示教中, 也能防止机器人间发生碰撞。
焊接机器人在高速列车生产中的应用前景
随着智能制造计划的推进, 工业机器人在制造业中的应用将会飞速发展。实际上, 近年来我国每年新装机器人的台套数都在以 50%/ 年的速度在增长。随着机器人售价的降低和人工成本的增加, 使用机器人所带来的经济效益越来越驱动企业使用机器人进行焊接。另一方面, 机器人的性能大幅提高,经过了几十年的积累, 机器人厂商已经能够针对不同的产品形式提供成套的设备, 包括机器人本体、变位机、 离线编程系统和传感系统等, 大大降低了用户使用机器人的难度。(2)焊接夹具上,工件的检测、判断等传感器的使用在很大程度上保证了工件安装定位的准确性。
在高速列车生产中, 北车集团已经采用多套机器人系统进行铝合金车体的焊接, 其转向架的焊接已经可用焊接机器人来完成。由于复杂的形状和严格的质量要求, 转向架是另一种采用弧焊很难焊接的工件。为了获得规定的熔透, 焊缝的定位要求非常关键。采用装有视觉系统的机器人已用于焊接这些工件, 其中所用的机器人带有焊接参数自适应控制的功能。采用焊接机器人工作站或自动焊接专机是提高和稳定焊接质量的重要途径,而且随着劳动力成本的提高,机器人焊接的成本优势越来越明显。
可以预见, 在高速列车生产中采用机器人焊接无疑可以提高产量, 为实现智能制造奠定基础。
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