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a级片焊接機器人在焊接生產中的應用實例

返回列表 來源: 發布日期: 2018-10-04 16:28:08

焊接與其它工業加工過程不一樣,比如,電弧焊過程中,被焊工件由於局部加熱熔化和冷卻產生變形,焊縫的軌跡會因此而發生變化。手工焊時有經驗的焊工可以根據眼睛所觀察到的實際焊縫位置適時地調整焊槍的位置、姿態和行走的速度,以適應焊縫軌跡的變化。然而機器人要適應這種變化,必須首先像人一樣要“看”到這種變化,然後采取相應的措施調整焊槍的位置和狀態,實現對焊縫的實時跟蹤。由於電弧焊接過程中有強烈弧光、電弧噪音、煙塵、熔滴過渡不穩定引起的焊絲短路、大電流強磁場等複雜的環境因素的存在,機器人要檢測和識別焊縫所需要的信號特征的提取並不像工業製造中其它加工過程的檢測那麽容易,因此,焊接機器人的應用並不是一開始就用於電弧焊過程的。

傳統焊接加工一方麵要求焊工要有熟練的操作技能、豐富的實踐經驗、穩定的焊接水平;另一方麵,焊接又是一種勞動條件差、煙塵多、熱輻射大、危險性高的工作。工業機器人的出現使人們自然而然首先想到用它代替人的手工焊接,減輕焊工的勞動強度,同時也可以保證焊接質量和提高焊接效率。

實際上,工業機器人在焊接領域的應用最早是從汽車裝配生產線上的電阻點焊開始的。原因在於電阻點焊的過程相對比較簡單,控製方便,且不需要焊縫軌跡跟蹤,對機器人的精度和重複精度的控製要求比較低。。點焊機器人在汽車裝配生產線上的大量應用大大提高了汽車裝配焊接的生產率和焊接質量,同時又具有柔性焊接的特點,即隻要改變程序,就可在同一條生產線上對不同的車型進行裝配焊接。

工業機器人的結構形式很多,常用的有直角坐標式、柱麵坐標式、球麵坐標式、多關節坐標式、伸縮式、爬行式等等,根據不同的用途還在不斷發展之中。焊接機器人根據不同的應用場合可采取不同的結構形式,但目前用得最多的是模仿人的手臂功能的多關節式的機器人,這是因為多關節式機器人的手臂靈活性最大,可以使焊槍的空間位置和姿態調至任意狀態,以滿足焊接需要。理論上講,機器人的關節愈多,自由度也愈多,關節冗餘度愈大,靈活性愈好;但同時也給機器人逆運動學的坐標變換和各關節位置的控製帶來複雜性。因為焊接過程中往往需要把以空間直角坐標表示的工件上的焊縫位置轉換為焊槍端部的空間位置和姿態,再通過機器人逆運動學計算轉換為對機器人每個關節角度位置的控製,而這一變換過程的解往往不是唯一的,冗餘度愈大,解愈多。如何選取最合適的解對機器人焊接過程中運動的平穩性很重要。不同的機器人控製係統對這一問題的處理方式不盡相同。

一般來講,具有6個關節的機器人基本上能滿足焊槍的位置和空間姿態的控製要求,其中3個自由度(XYZ)用於控製焊槍端部的空間位置,另外3個自由度(ABC)用於控製焊槍的空間姿態。因此,目前的焊接機器人多數為6關節式的。

對於有些焊接場合,工件由於過大或空間幾何形狀過於複雜,使焊接機器人的焊槍無法到達指定的焊縫位置或焊槍姿態,這時必須通過增加1~3個外部軸的辦法增加機器人的自由度。通常有兩種做法:一是把機器人裝於可以移動的軌道小車或龍門架上,擴大機器人本身的作業空間;二是讓工件移動或轉動,使工件上的焊接部位進入機器人的作業空間。也有的同時采用上述兩種辦法,讓工件的焊接部位和機器人都處於最佳焊接位置。

由於機器人控製速度和精度的提高,尤其是電弧傳感器的開發並在機器人焊接中得到應用,使機器人電弧焊的焊縫軌跡跟蹤和控製問題在一定程度上得到很好解決,機器人焊接在汽車製造中的應用從原來比較單一的汽車裝配點焊很快發展為汽車零部件和裝配過程中的電弧焊。機器人電弧焊的最大的特點是柔性,即可通過編程隨時改變焊接軌跡和焊接順序,因此最適用於被焊工件品種變化大、焊縫短而多、形狀複雜的產品。這正好又符合汽車製造的特點。尤其是現代社會汽車款式的更新速度非常快,采用機器人裝備的汽車生產線能夠很好地適應這種變化。

    另外,機器人電弧焊不僅用於汽車製造業,更可以用於涉及電弧焊的其它製造業,如造船、機車車輛、鍋爐、重型機械等等。因此,機器人電弧焊的應用範圍日趨廣泛,在數量上大有超過機器人點焊之勢。 

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