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焊接機(jī)器人的行業(yè)應(yīng)用

2014年07月21日 11:55:48人氣:2060來源:

  摘要:焊接機(jī)器人是從事焊接(包括切割與噴涂)的工業(yè)機(jī)器人,它主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。其中,機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜(硬件及軟件)組成;而焊接裝備,以弧焊及點焊為例,則由焊接電源(包括其控制系統(tǒng))、送絲機(jī)(弧焊)、焊槍(鉗)等部分組成。對于智能機(jī)器人,還應(yīng)配有傳感系統(tǒng),如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。
  
  1、點焊機(jī)器人的特點
  
  由于采用了一體化焊鉗,焊接變壓器裝在焊鉗后面,所以點焊機(jī)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(shù)由定時器調(diào)節(jié)。目前,新型定時器已經(jīng)微機(jī)化,因此機(jī)器人控制柜可以直接控制定時器,無需另配接口。點焊機(jī)器人的焊鉗,用電伺服點焊鉗,焊鉗的張開和閉合由伺服電機(jī)驅(qū)動,碼盤反饋,使焊鉗的張開度可以根據(jù)實際需要任意選定并預(yù)置,而且電極間的壓緊力也可以無級調(diào)節(jié)。
  
  電伺服點焊鉗具有如下優(yōu)點:
  
 ?。?)每個焊點的焊接周期可大幅度降低,因為焊鉗的張開程度是由機(jī)器人控制的,機(jī)器人在點與點之間的移動過程,焊鉗就可以開始閉合;而焊完一點后,焊鉗一邊張開,機(jī)器人就可以一邊位移,不必等機(jī)器人到位后,焊鉗才閉合或焊鉗*張開后機(jī)器人再移動。
  
  (2)焊鉗張開度可以根據(jù)工件的情況任意調(diào)整,只要不發(fā)生碰撞或干涉,可盡可能減少張開度,以節(jié)省焊鉗開度,節(jié)省焊鉗開合所占的時間。
  
 ?。?)焊鉗閉合加壓時,不僅壓力大小可以調(diào)節(jié),而且在閉合時兩電極是輕輕閉合,可減少撞擊變形和噪聲。
  
  2、弧焊機(jī)器人的特點
  
  弧焊機(jī)器人多采用氣體保護(hù)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(jī)器人上作電弧焊。由于機(jī)器人控制柜采用數(shù)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接口。
  
  近年來,國外機(jī)器人生產(chǎn)廠都有自己特定的配套焊接設(shè)備,在這些焊接設(shè)備內(nèi)已經(jīng)插入相應(yīng)的接口板,所以弧焊機(jī)器人系統(tǒng)中并沒有附加接口箱。應(yīng)該指出的是,在弧焊機(jī)器人工作周期中,電弧時間所占的比例較大,因此在選擇焊接電源時,一般應(yīng)按持續(xù)率100%來確定電源的容量。送絲機(jī)構(gòu)可以裝在機(jī)器人的上臂上,也可以放在機(jī)器人之外,前者焊槍到送絲機(jī)之間的軟管較短,有利于保持送絲的穩(wěn)定性,而后者軟管校長,當(dāng)機(jī)器人把焊槍送到某些位置,使軟管處于多彎曲狀態(tài),會嚴(yán)重影響送絲的質(zhì)量,所以送絲機(jī)的安裝方式一定要考慮保證送絲穩(wěn)定性的問題。
  
  3、焊接機(jī)器人應(yīng)用中存在的問題和解決措施
  
 ?。?)出現(xiàn)焊偏問題:可能為焊接的位置不正確或焊槍尋找時出現(xiàn)問題。這時,要考慮TCP(焊槍中心點位置)是否準(zhǔn)確,并加以調(diào)整。如果頻繁出現(xiàn)這種情況就要檢查一下機(jī)器人各軸的零位置,重新校零予以修正。
  
  (2)出現(xiàn)咬邊問題:可能為焊接參數(shù)選擇不當(dāng)、焊槍角度或焊槍位置不對,可適當(dāng)調(diào)整。
  
  (3)出現(xiàn)氣孔問題:可能為氣體保護(hù)差、工件的底漆太厚或者保護(hù)氣不夠干燥,進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整就可以處理。
  
 ?。?)飛濺過多問題:可能為焊接參數(shù)選擇不當(dāng)、氣體組分原因或焊絲外伸長度太長,可適當(dāng)調(diào)整機(jī)器功率的大小來改變焊接參數(shù),調(diào)節(jié)氣體配比儀來調(diào)整混合氣體比例,調(diào)整焊槍與工件的相對位置。
  
 ?。?)焊縫結(jié)尾處冷卻后形成一弧坑問題:可編程時在工作步中添加埋弧坑功能,可以將其填滿。
  
  4、在焊接過程中,機(jī)器人系統(tǒng)常見的故障
  
  (1)發(fā)生撞槍:可能是由于工件組裝發(fā)生偏差或焊槍的TCP不準(zhǔn)確,可檢查裝配情況或修正焊槍TCP。
  
 ?。?)出現(xiàn)電弧故障,不能引?。嚎赡苁怯捎诤附z沒有接觸到工件或工藝參數(shù)太小,可手動送絲,調(diào)整焊槍與焊縫的距離,或者適當(dāng)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)。
  
  (3)保護(hù)氣監(jiān)控報警:冷卻水或保護(hù)氣供給存有故障,檢查冷卻水或保護(hù)氣管路。
  
  5.焊接機(jī)器人的編程技巧
  
  (1)選擇合理的焊接順序,以減小焊接變形、焊槍行走路徑長度來制定焊接順序。
  
  (2)焊槍空間過渡要求移動軌跡較短、平滑、安全。
  
 ?。?)優(yōu)化焊接參數(shù),為了獲得*的焊接參數(shù),制作工作試件進(jìn)行焊接試驗和工藝評定。
  
 ?。?)采用合理的變位機(jī)位置、焊槍姿態(tài)、焊槍相對接頭的位置。工件在變位機(jī)上固定之后,若焊縫不是理想的位置與角度,就要求編程時不斷調(diào)整變位機(jī),使得焊接的焊縫按照焊接順序逐次達(dá)到水平位置。同時,要不斷調(diào)整機(jī)器人各軸位置,合理地確定焊槍相對接頭的位置、角度與焊絲伸出長度。工件的位置確定之后,焊槍相對接頭的位置必須通過編程者的雙眼觀察,難度較大。這就要求編程者善于總結(jié)積累經(jīng)驗。
  
 ?。?)及時插入清槍程序,編寫一定長度的焊接程序后,應(yīng)及時插入清槍程序,可以防止焊接飛濺堵塞焊接噴嘴和導(dǎo)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(jī)器人焊接過程中不斷檢驗和修改程序,調(diào)整焊接參數(shù)及焊槍姿態(tài)等,才會形成一個好程序。
  
  結(jié)束語

  
  隨著*制造技術(shù)的發(fā)展,實現(xiàn)焊接產(chǎn)品制造的自動化、柔性化與智能化已成為必然趨勢。目前,采用機(jī)器人焊接已成為焊接自動化技術(shù)現(xiàn)代化的主要標(biāo)志。焊接機(jī)器人由于具有通用性強(qiáng)、工作可靠的優(yōu)點,受到了人們越來越多的重視。
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