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一、机器人焊接

1、机器人焊接目前已广泛应用在汽车制造业,汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接,尤其在汽车底盘焊接生产中得到了广泛的应用。

2、丰田公司已决定将点焊作为标准来装备其日本国内和海外的所有点焊机器人。

3、用这种技术可以提高焊接质量,因而甚至试图用它来代替某些弧焊作业。

二、焊接机器人

焊接机器人

1、焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人;根据国际标准化组织(ISO)工业机器人术语标准焊接机器人的定义,工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机(Manipulator),具有三个或更多可编程的轴,用于工业自动化领域;为了适应不同的用途,机器人最后一个轴的机械接口,通常是一个连接法兰,可接装不同工具或称末端执行器。

2、焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊(割)枪的,使之能进行焊接,切割或热喷涂;随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展,自动弧焊机器人工作站, 从60年代开始用于生产以来,其技术已日益成熟,主要有以下优点:   1)稳定和提高焊接质量;   2)提高劳动生产率;   3)改善工人劳动强度,可在有害环境下工作;   4)降低了对工人操作技术的要求;   5)缩短了产品改型换代的准备周期,减少相应的设备投资;   因此,在各行各业已得到了广泛的应用。

3、组成焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分;机器人由机器人本体和控制柜(硬件及软件)组成;而焊接装备,以弧焊及点焊为例,则由焊接电源,(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。

4、对于智能机器人还应有传感系统,如激光或摄像传感器及其控制装置等;结构形式及性能世界各国生产的焊接用机器人基本上都属关节机器人,绝大部分有6个轴;其中, 。

5、3轴可将末端工具送到不同的空间位置,而 ;6轴解决工具姿态的不同要求;焊接机器人本体的机械结构主要有两种形式:一种为平行四边形结构,一种为侧置式(摆式)结构。

6、侧置式(摆式)结构的主要优点是上、下臂的活动范围大,使机器人的工作空间几乎能达一个球体;因此,这种机器人可倒挂在机架上工作,以节省占地面积,方便地面物件的流动;但是这种侧置式机器人, 。

7、3轴为悬臂结构,降低机器人的刚度,一般适用于负载较小的机器人,用于电弧焊、切割或喷涂;平行四边形机器人其上臂是通过一根拉杆驱动的;拉杆与下臂组成一个平行四边形的两条边。

8、故而得名;早期开发的平行四边形机器人工作空间比较小(局限于机器人的前部),难以倒挂工作;但80年代后期以来开发的新型平行四边形机器人(平行机器人),已能把工作空间扩大到机器人的顶部、背部及底部,又没有测置式机器人的刚度问题,从而得到普遍的重视。

9、这种结构不仅适合于轻型也适合于重型机器人;近年来点焊用机器人(负载100~150kg)大多选用平行四边形结构形式的机器人;   上述两种机器人各个轴都是作回转运动,故采用伺服电机通过摆线针轮(RV)减速器(1~3轴)及谐波减速器(1~6轴)驱动。

10、在80年代中期以前,对于电驱动的机器人都是用直流伺服电机,而80年代后期以来,各国先后改用交流伺服电机;由于交流电机没有碳刷,动特性好,使新型机器人不仅事故率低,而且免维修时间大为增长,加(减)速度也快;一些负载16kg以下的新的轻型机器人其工具中心点(TCP)的最高运动速度可达3m/s以上,定位准确,振动小。

11、同时,机器人的控制柜也改用32位的微机和新的算法,使之具有自行优化路径的功能,运行轨迹更加贴近示教的轨迹;点焊机器人的特点点焊机器人的基本功能点焊对焊接机器人的要求不是很高;因为点焊只需点位控制,至于焊钳在点与点之间的移动轨迹没有严格要求,这也是机器人最早只能用于点焊的原因。

12、点焊用机器人不仅要有足够的负载能力,而且在点与点之间移位时速度要快捷,动作要平稳,定位要准确,以减少移位的时间,提 高工作效率;点焊机器人需要有多大的负载能力,取决于所用的焊钳形式;对于用与变压器分离的焊钳,30~45kg负载的机器人就足够了。

13、但是,这种焊钳一方面由于二次电缆线长,电能损耗大,也不利于机器人将焊钳伸入工件内部焊接;另一方面电缆线随机器人运动而不停摆动,电缆的损坏较快;因此,目前逐渐增多采用一体式焊钳;这种焊钳连同变压器质量在70kg左右。

14、考虑到机器人要有足够的负载能力,能以较大的加速度将焊钳送到空间位置进行焊接,一般都选用100~150kg负载的重型机器人;为了适应连续点焊时焊钳短距离快速移位的要求;新的重型机器人增加了可在0.3s内完成50mm位移的功能。

15、这对电机的性能,微机的运算速度和算法都提出更高的要求;点焊机器人的焊接装备点焊机器人的焊接装备,由于采用了一体化焊钳,焊接变压器装在焊钳后面,所以变压器必须尽量小型化;对于容量较小的变压器可以用50Hz工频交流,而对于容量较大的变压器,已经开始采用逆变技术把50Hz工频交流变为600~700Hz交流,使变压器的体积减少、减轻。

16、变压后可以直接用600~700Hz交流电焊接,也可以再进行二次整流,用直流电焊接;焊接参数由定时器调节;新型定时器已经微机化,因此机器人控制柜可以直接控制定时器,无需另配接口。

17、点焊机器人的焊钳,通常用气动的焊钳,气动焊钳两个电极之间的开口度一般只有两级冲程;而且电极压力一旦调定后是不能随意变化的;近年来出现一种新的电伺服点焊钳。

18、焊钳的张开和闭合由伺服电机驱动,码盘反馈,使这种焊钳的张开度可以根据实际需要任意选定并预置;而且电极间的压紧力也可以无级调节;这种新的电伺服点焊钳具有如下优点:   1)每个焊点的焊接周期可大幅度降低,因为焊钳的张开程度是由机器人精确控制的,机器人在点与点之间的移动过程、焊钳就可以开始闭合;而焊完一点后,焊钳一边张开,机器人就可以一边位移,不必等机器人到位后焊钳才闭会或焊钳完全张开后机器人再移动;   2)焊钳张开度可以根据工件的情况任意调整,只要不发生碰撞或干涉尽可能减少张开度,以节省焊钳开度,以节省焊钳开合所占的时间。

三、

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