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標題: 焊接機器人的性能要求與系統構成 [打印本頁]
作者: 遠祥    時間: 2018-8-1 12:48
標題: 焊接機器人的性能要求與系統構成
焊接機器人最早只在點焊中得到應用，80年初，隨著計算機技術、傳感器技術的發展，弧焊機器人逐漸得到普及，特別是近十幾年來由于世界范圍內經濟的高速發展，市場的激烈競爭使那些用于中、大批量生產的焊接自動化專機已不能適應小規模、多品種的生產模式逐漸被具有柔性的焊接機器人代替，焊接機器人得到了巨大的發展，焊接已成為工業機器人應用最大的領域之一，焊接機器人在汽車、摩托車、工程機械等領域都得到了廣泛的應用。目前世界擁有的80余萬臺工業機器人中，用于焊接的機器人可達40％以上。
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機器人焊接時的主要注意事項/ w3 S5 T/ B  [, b; w3 W
+ c4 \& A7 B$ B6 B1 d( C7 g
1．必須進行示教作業
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在機器人進行自動焊接前，操作人員必須示教機器人焊槍的軌跡和設定焊接條件等。+ v+ O& A: x/ o( A# j$ s
7 P; |* M8 [% p  g, C
由于必須示教，所以機器人不面向多品種少量生產的產品焊接。
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2．必須確保工件的精度9 X5 [" Z) a# G% l2 q$ ^
: |4 C3 h" w# n% g0 `
機器人沒有眼睛，只能重復相同的動作。8 T5 Y2 N3 |  X. n0 m1 {9 ^8 Z

/ T% j7 f0 B3 E機器人軌跡精度為±0．1mm，以此精度重復相同的動作。
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焊接偏差大于焊絲半徑時，有可能焊接不好，所以工件精度應保持在焊絲半徑之內。" a0 Z( I% K  D$ ?* `
+ I( }  e) S6 s
3．焊接條件的設定取決于示教作業人員的技術水平
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8 i, C7 C. ^, L1 l4 @# `8 i0 P操作人員進行示教時必須輸入焊接程序，焊槍姿態和角度，電流、電壓、速度等焊接條件。
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示教操作人員必須充分掌握焊接知識和焊接技巧。4 ~( }- L9 h) R$ f$ j; s
. Z  [9 C6 s% Y4 p$ ?) U! ]% y
4．必須充分注意安全
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機器人是一種高速的運動設備，在其進行自動運行時絕對不允許人靠近機器人（必須設置安全護欄）。* N( ~4 |% ~! S1 X) Q+ g. u
5 t) z" {# D" k- ^
操作人員必須接受勞動安全方面的專門教育，否則不準操作。
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8 K4 Q$ q; \% }9 s0 I弧焊機器人的性能要求9 `$ k! Z7 V* R/ L0 m) X1 j' l
- L# ^% d6 i7 |6 ]7 J* \8 o9 M
在弧焊作業中，要求焊槍跟蹤工件焊道運動，并不斷填充金屬形成焊縫，因此運動過程中速度的穩定性和軌道精度是兩項重要的指標。( x' _+ t% Y; H3 o% X1 g# C: p! ^7 z

3 ^! F, Z  x# ^/ t0 _) D. x" Q' S+ f+ |一般情況下，焊接速度可取5～50mm／s，軌道精度可取±0·2～0·5mm。由于焊槍的姿態對焊縫質量也有一定的影響，因此希望在根蹤焊道的同時，焊槍姿態的可調范圍盡量大，還有其它一些性能要求，如擺動功能、焊接傳感器（起始點檢測、焊縫跟蹤）的接口功能、焊槍防碰功能等。+ N) {& u2 W' @1 x& ]  J! w

$ T) i  t2 [5 d6 h* n+ R$ r, m焊接規范的設定。起弧、收弧參數。% q/ r9 U' @1 l3 _
8 {' m* ]4 z9 a) e8 f, u; H
擺動功能。擺動頻率、擺幅、擺動類型的設定。9 }: [: U! S9 e0 {( Z9 s
% F! H* L/ I# V# t, y3 A
焊接傳感器。起始點檢測、焊縫跟蹤傳感器的接口功能。
, R# [/ M1 a0 ~. D0 }# }1 r4 l6 a4 ~+ O1 @) g
焊槍防碰功能。當焊槍受到不正常的阻力時，機器人停機，避免操作者和工具受到損壞。
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多層焊功能。應用該功能可以在第一層焊接示教完成后，實現其余各層的自動編程。% `* |# v1 m* d# ^: n

! J9 q4 M# m( ^+ r再引弧功能。引弧失敗后，自動重試。因此消除了焊接異常（引弧失敗）發生時引起的作業中斷，最大限度避免了因此而引起的全線停車。. ~. R. J4 A5 |5 p3 f
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焊槍校正功能。焊槍與工件發生碰撞時，可通過簡單操作進行校正。
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粘絲自動解除功能。焊接終了時如果檢測出焊絲粘絲，則自動再通電解除粘絲，因此不必手工剪斷焊絲。8 I0 y# m- K/ D% Y; i
3 G7 X9 U0 A0 ]& g
斷弧再啟動功能。出現斷弧時，機器人會按照指定的搭接量返回重新引弧焊接。因此無須補焊作業。
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點焊機器人的性能要求
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* i! N" p. [0 b1 A對于點焊機器人運動速度是一個重要指標，要求能夠快速完成小節距的多點定位（例如每0．3－0．4秒移動30－50mm節距后定位）；為確保焊接質量，定位精度要求較高（一般為±0·25mm）；并具有較大的持重（50～100Kg），以便攜帶內裝變壓器的焊鉗。
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. q* P8 z5 p' N焊接機器人的主要性能指標7 s* q6 L3 U  E, G5 U1 s
9 q- s0 i0 y' P0 r8 U$ |
焊接機器人的主要性能指標以日本安川電機公司生產的Motoman－L10為例表示如下：
7 T- s2 j9 J0 \# [8 j
$ w; ~( u) p9 J; _( J, P
* I5 R3 g& a! G/ H  a' _: a
" @& s- y2 g3 T名稱與型號：Motoman－L10
% A6 d/ v3 s3 U2 `2 n' C8 q# N2 M- `' r4 y5 O1 X7 d0 e
主要用途：弧焊2 }  x! m3 g0 P7 @
, E- N4 r/ N, D& e1 u1 o0 Q
類別：示教再現型' c( I- |) O5 z. R1 u6 |

) ~# e, B$ T) F8 S坐標型式：多關節式: M* k! v. U# k6 l

- b) |* }7 g# U" J自由度數：5個
! n& O# Q* D! {( P' w/ k  k/ [/ O
) ]/ ~2 {+ n5 u  q# |$ H抓重：最大10㎏（包括夾鉗）. `" `* V0 f. Y: V, F# W  {+ I+ A# u
, H" {5 ^3 j9 s" ^, U! }  z
動作范圍與速度運動參數列表如下：3 R7 F! n9 {6 J. G+ T+ k5 T
1 m1 W( W/ v: J8 j: _, h
Motoman－L10運動參數
& O: A' q, z. I6 }: [6 J6 K
4 f1 E- }) b  {* k6 A6 K) K. M$ l6 d$ \+ |. ]% B
（遮住的數字是150）! S  ?  `' d& f- y
' I# i$ B# d6 G3 M
定位方式：選用增量編碼器作為位置檢測元件
  A1 W: J3 r" Q6 e
7 r' R5 P1 ]' c, n控制方式：重復式數字位置控制方式，可精確控制運動軌跡
1 {1 V4 z4 e& H; T) R" _7 B  K. t6 ]  U: D
重復定位精度：±0．2mm" m6 q' r6 @. g' s2 Z# C# m* N
5 U- Z4 ?* f" r2 p3 r4 Z# g1 h+ }
驅動方式：電伺服采用交流測速發電機作為伺服電動機的速度檢測元件，實現速度反饋，并引進力矩反饋  t/ f0 _2 l/ D% o0 M
- t1 ]. ~# l+ _' [/ u
驅動源：DC伺服電動機
, J  h' q/ l$ b8 a. V3 ~2 a( |* P
. j2 W" @1 r! p8 v8 f/ y( ]程序控制和存儲方式：采用8位微處理Intel8080用半導體存儲器作為主存（盒式磁帶補充主存容量之不足）
& E- b+ l0 m: T
7 t# E, R3 V0 q程序步數：1000步- D, V) u+ }: B; {8 |2 J! w1 L

9 ^7 W: K; T" {9 k5 N指令條數：600條4 A0 b% m+ A% ~" _3 N% f4 V

0 Z' w. r+ p4 t% z9 J6 L重量：本體400㎏控制部分350㎏
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外部同步信號：輸入22點輸出21點
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) ]1 K/ T2 _, b  o8 G& n. a1 Z# g2 l電源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA0 {( k* B/ f  @2 U; F" Q1 {& E
4 w3 k6 Q4 a- M
焊接機器人的系統構成
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完整的焊接機器人系統一般有如下幾部分組成：機器人操作機、變位機、控制器、焊接系統（專用焊接電源、焊槍和焊鉗等）、焊接傳感器、中央控制計算機和相應的安全設備等。# c2 \) \* S! P3 ?6 d. T
2 a. X4 J+ F$ f1 w3 K' ^' m
根據用途，將工業機器人配置不同的焊接系統，將組成不同的焊接機器人系統。! ^% Y; H! R# L+ _- j! H& ]
弧焊機器人
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弧焊機器人在通用機械、金屬結構等許多行業中得到廣泛運用。弧焊機器人是包括電弧焊附屬裝置在內的柔性焊接系統，而性能有特殊的要求。在弧焊作業中，焊槍應跟蹤工件的焊道運動，并不斷填充金屬形成焊縫。因此運動過程中的速度穩定性和軌跡精度是兩項重要指標。一般情況下，焊接速度約為5～50㎜／s，軌跡精度約為±（0．2～0．5）㎜。由于焊槍的姿態對焊縫質量有一定的影響，因此希望在跟蹤焊道的同時，焊槍姿態的可調范圍盡量大，其一些基本性能要求如下所示：" t# Q0 H- r& c
$ h6 e( N4 S  f, g
設定焊接條件（電流、電壓、速度等）；7 `# S: c" X; C1 J! J% @

5 L- f* x4 g; e擺動功能；9 Z; Q% a: D9 a" U$ d3 c% {

0 s3 K8 g) C% N$ a5 }- |" E坡口填充功能；
) Z. ]$ n. l8 c, }( o+ e8 B8 A( k
焊接異常功能檢測；" B/ u& {5 Q6 D: M- `1 T+ p
' n. C5 y$ J' R& E5 R! n$ A, N
焊接傳感器（起始點檢測、焊道跟蹤）的接口功能。' v- u, i6 y; q6 W( H/ k- T" `
8 R( n6 U! a- D6 b+ w
點焊機器人$ ?( v4 h, B4 t: {0 Y
; P, J( ?( C% _! u2 w3 M0 k" C' K
汽車工業是點焊機器人系統一個典型的應用領域。最初，點焊機器人只用于增強焊作業（往已拼接好的工件上增加焊點），后來為了保證拼接精度，又讓機器人完成定位焊作業性能，具體來說有：
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( `+ e- F' f. @安裝面積小，工作空間大；  m8 u: K' U: T
. z8 t! W5 @6 a+ e3 ?
快速完成小節距的多點定位（例如每0．3～0．4s移動30～50㎜節距后定位）；
) ?$ ?  s$ H- M+ @
& A- k' M# O0 z0 j& L定位精度高（±0．25㎜），以確保焊接質量；
' |% m! d# F7 |) f+ z' Z- X; C5 x9 {$ \; `
持重大（50～100㎏），以便攜帶內裝變壓器的焊鉗；: K, a2 L  t+ L8 R/ S  u: |3 U

8 S8 o$ m& {( L( ~* B- k  O9 j內存容量大，示教簡單，節省工時；
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點焊速度已生產線相匹配，同時按全可靠性好。
3 j% Q7 ^# F4 V5 M  r5 K2 C! W- m- T% A( W$ L

4 ~! h) o& B& b3 _. V5 u* ]* L1 I焊接機器人系統原理圖
1 a& r3 H3 o$ r- v" u8 {
2 x, j$ O; j2 D" v3 `焊接機器人的示教編程
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用機器人代替人進行作業時，必須預先對機器人發出指令，規定機器人應該完成的動作和作業的具體內容，這個指示過程稱之為對機器人的示教（teaching），或者稱之為對機器人的編程（programming）。對機器人的示教內容通常存儲在機器人的控制裝置內，通過存儲內容的再現（playback），機器人就能實現人們所要求的動作和要求人們賦予的作業內容。. \% t; Q8 A8 h: o

1 {6 t8 u8 l7 i# ^; m! p# v3 @4 B: o示教內容主要由兩部分組成，一是機器人運動軌跡的示教，二是機器人作業條件的示教。機器人運動軌跡的示教主要是對為了完成某一作業，焊絲端部所要運動的軌跡，包括運動類型和運動速度的示教。機器人作業條件的示教主要是為了獲得好的焊接質量，對焊接條件進行示教，包括被焊金屬的材質、板厚、對應焊縫形狀的焊槍姿勢、焊接參數、焊接電源的控制方法等。
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作者: xiangrikuib11    時間: 2018-8-1 20:00
感謝分享！
作者: 陳536    時間: 2018-8-1 20:16
怎麼驗收機器人呢?有範本嗎?
作者: BLACKLSEAN    時間: 2018-8-1 21:44
頂
作者: threetigher    時間: 2018-8-8 21:38
陳536 發表于 2018-8-1 20:16
! ^; f9 h* `1 C2 M+ K怎麼驗收機器人呢?有範本嗎?

3 t6 }/ q. _; `) V一般是在機器人出廠前，就給出樣本，進行demo焊接，評估質量，效率等等。
作者: 地球MAN    時間: 2018-8-9 21:57
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