工业机器人技术及应用 兰虎 第7章

章节目录7.1焊接机器人的分类及特点7.2焊接机器人的系统组成7.2.1点焊机器人7.2.2弧焊机器人7.2.3激光焊接机器人思考练习学习目标导入案例扩展与提高本章小结课堂认知7.3焊接机器人的作业示教7.3.1点焊作业7.3.2熔焊作业7.4焊接机器人的周边设备….7.4.1周边设备7.4.2工位布局1/89课前回顾所处位置————简述码垛机器人如何进行码垛作业？码垛机器人有哪些周边设备，并叙述其功用？【课前回顾】返回目录2/89学习目标所处位置————了解焊接机器人的分类及能够识别常见焊接机器人特点。【工作站基本构成。学掌握焊接机器人的系统基能够进行焊接机器人的简习本组成。目单弧焊和点焊作业示教。标熟悉焊接机器人作业示教】的基本流程。熟悉焊接机器人典型周边设备与布局。返回目录3/89导入案例国内首条具有完全自主知识产权的智能化工业机器人焊接自动化所生产线成功投入运行处位置随着机器人和数字制造————技术的发展，以人工智能为【代表的智能技术和机器人为导入代表的智能装备日益广泛应案例】用，以加工和制造为基础的劳动密集型产业模式逐渐被淘汰，使得全球技术要素与市场要素的配置方式发生革命性变化。2011年，国家战略性新兴产业启动“基于工业机器人的汽车焊接自动化生产线”项目，重点支持安徽埃夫特智能装备有限公司、奇瑞汽车股份有限公司、哈尔滨工业大学、中国科学院自动化研究所、北京航空航天大学等单位联合研制的项目，并首次在奇瑞汽车焊接生产线上示范应用，该生产线能够实现4平台、返回目录6种以上车型的白车身柔性化生产，生产线节拍达到100秒/车。4/897.1焊接机器人的分类及特点使用机器人完成一项焊接任务只需要操作者对它进行一次示教，随后机所处器人即可精确地再现示教的每一步操作。如让机器人去做另一项工作，无须位改变任何硬件，只要对它再做一次示教即可。其主要优点有：置————1）稳定和提高焊接质量，保证其均匀性；【2）提高劳动生产率，一天可24小时连续生产；课堂认3）改善工人劳动条件，可在有害环境下工作；知】4）降低对工人操作技术的要求；5）缩短产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资；6）可实现小批量产品的焊接自动化；7）能在空间站建设、核电站维修、深水焊接等极限条件下完成人工难以进行的焊接作业；8）为焊接柔性生产线提供技术基础。返回目录5/897.1焊接机器人的分类及特点世界各国生产的焊接用机器人基本上都属关节型机器人，绝大部分有6所个轴，目前焊接机器人应用中比较普遍的主要有3种：点焊机器人、弧焊机处位器人和激光焊接机器人。置————【课堂认知】返回c)激光焊接机器人机器人a)点焊机器人b)弧焊机器人目录6/897.1焊接机器人的分类及特点所点焊机器人点焊机器人是用于点焊自动作业的工业机器人，其末端持握处的作业工具是焊钳。实际上，工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车位置装配生产线上的电阻点焊开始的。————【课堂认知】汽车车身的机器人点焊作业返回目录7/897.1焊接机器人的分类及特点所点焊机器人点焊机器人是用于点焊自动作业的工业机器人，其末端持握处的作业工具是焊钳。实际上，工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车位置装配生产线上的电阻点焊开始的。————最初，点焊机器人只用于增强焊作业，即往已拼接好的工件上增加焊点。后来，为保证拼接精度，又让机器人完成定位焊作业。【课堂认知】b)车门框架增强焊a)车门框架定位焊返回汽车车门的机器人点焊作业目录8/897.1焊接机器人的分类及特点所点焊机器人点焊机器人是用于点焊自动作业的工业机器人，其末端持握处的作业工具是焊钳。实际上，工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车位置装配生产线上的电阻点焊开始的。————点焊机器人逐渐被要求有更全的作业性能，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。具体来说如下：课堂认1)安装面积小，工作空间大；知】2)快速完成小节距的多点定位（如每0.3~0.4s移动30~50mm节距后定位）；3)定位精度高（±0.25mm），以确保焊接质量；4)持重大（50~150kg），以便携带内装变压器的焊钳；5)内存容量大，示教简单，节省工时；6)点焊速度与生产线速度相匹配，同时安全可靠性好。返回目录9/897.1焊接机器人的分类及特点所弧焊机器人弧焊机器人是用于弧焊（主要有熔化极气体保护焊和非熔化处极气体保护焊）自动作业的工业机器人，其末端持握的工具是焊枪。事实位置上，弧焊过程比点焊过程要复杂得多，被焊工件由于局部加热熔化和冷却————产生变形，焊缝轨迹会发生变化。因此，焊接机器人的应用并不是一开始就用于电弧焊作业。而是伴随焊接传感器的开发及其在焊接机器人中的应【用，使机器人弧焊作业的焊缝跟踪与控制问题得到有效解决。课堂认知】返回熔化极气体保护焊机器人熔化极气体保护焊机器人目录弧焊机器人10/897.1焊接机器人的分类及特点所弧焊机器人弧焊机器人是用于弧焊（主要有熔化极气体保护焊和非熔化处极气体保护焊）自动作业的工业机器人，其末端持握的工具是焊枪。事实位置上，弧焊过程比点焊过程要复杂得多，被焊工件由于局部加热熔化和冷却————产生变形，焊缝轨迹会发生变化。因此，焊接机器人的应用并不是一开始就用于电弧焊作业。而是伴随焊接传感器的开发及其在焊接机器人中的应【用，使机器人弧焊作业的焊缝跟踪与控制问题得到有效解决。课堂焊接机器人在汽车制造中的应用也相继从原来比较单一的汽车装配点认焊很快发展为汽车零部件及其装配过程中的电弧焊。知】a）座椅支架b）消音器返回目录汽车零部件的机器人弧焊作业11/897.1焊接机器人的分类及特点所弧焊机器人弧焊机器人是用于弧焊（主要有熔化极气体保护焊和非熔化处极气体保护焊）自动作业的工业机器人，其末端持握的工具是焊枪。事实位置上，弧焊过程比点焊过程要复杂得多，被焊工件由于局部加热熔化和冷却————产生变形，焊缝轨迹会发生变化。因此，焊接机器人的应用并不是一开始就用于电弧焊作业。而是伴随焊接传感器的开发及其在焊接机器人中的应【用，使机器人弧焊作业的焊缝跟踪与控制问题得到有效解决。课堂由于弧焊工艺早已在诸多行业中得到普及，使得弧焊机器人在通用机认械、金属结构等许多行业中得到广泛运用。知】返回目录工程机械的机器人弧焊作业12/897.1焊接机器人的分类及特点所弧焊机器人弧焊机器人是用于弧焊（主要有熔化极气体保护焊和非熔化处极气体保护焊）自动作业的工业机器人，其末端持握的工具是焊枪。事实位置上，弧焊过程比点焊过程要复杂得多，被焊工件由于局部加热熔化和冷却————产生变形，焊缝轨迹会发生变化。因此，焊接机器人的应用并不是一开始就用于电弧焊作业。而是伴随焊接传感器的开发及其在焊接机器人中的应【用，使机器人弧焊作业的焊缝跟踪与控制问题得到有效解决。课堂为适应弧焊作业，对弧焊机器人的性能有着特殊的要求。除在运动过认程中速度的稳定性和轨迹精度是两项重要指标。其他性能如下知】1)能够通过示教器设定焊接条件（电流、电压、速度等）；2)摆动功能；3)坡口填充功能；4)焊接异常功能检测；5)焊接传感器（焊接起始点检测、焊缝跟踪）的接口功能。返回目录13/897.1焊接机器人的分类及特点所激光焊接机器人激光焊接机器人是用于激光焊自动作业的工业机器人，处通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业，其末端持握的工具位置是激光加工头。具有最小的热输入量，产生极小的热影响区，在显著提高————焊接产品品质的同时，降低了后续工作量的时间。【课堂认知】a）激光焊接机器人b）激光切割机器人返回激光加工机器人目录14/897.1焊接机器人的分类及特点所激光焊接机器人激光焊接机器人是用于激光焊自动作业的工业机器人，处通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业，其末端持握的工具位置是激光加工头。具有最小的热输入量，产生极小的热影响区，在显著提高————焊接产品品质的同时，降低了后续工作量的时间。【课堂认知】汽车车身的激光焊接作业返回目录15/897.1焊接机器人的分类及特点所激光焊接机器人激光焊接机器人是用于激光焊自动作业的工业机器人，处通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业，其末端持握的工具位置是激光加工头。具有最小的热输入量，产生极小的热影响区，在显著提高————焊接产品品质的同时，降低了后续工作量的时间。激光焊接成为一种成熟的无接触的焊接方式已经多年，极高的能量密【课度使得高速加工和低热输入量成为可能。与机器人电弧焊相比，机器人激堂光焊的焊缝跟踪精度要求更高。基本性能要求如下：认知】1）高精度轨迹（≤0.1mm）；2）持重大（30~50kg），以便携带激光加工头；3）可与激光器进行高速通信；4）机械臂刚性好，工作范围大；5）具备良好的振动抑制和控制修正功能。返回目录16/897.2焊接机器人的系统组成7.2.1点焊机器人所处点焊机器人主要由操作机、控制系统和点焊焊接系统等组成。位置————【课堂认知】返回目录17/897.2焊接机器人的系统组成7.2.1点焊机器人所处点焊机器人本体多为关节型6自由度。驱动方式主要为液压驱动和电气位驱动。置————控制系统由本体控制和焊接控制两部分组成，点焊焊接系统主要由点焊控制器（时控器）、焊钳（含阻焊变压器）及水、电、气等辅助部分组成。【机器人点焊用焊钳从外形结构上有C型和X型2种。C型焊钳用于点焊垂直课堂及近于垂直倾斜位置的焊点；X型焊钳则主要用于点焊水平及近于水平倾斜认知位置的焊点。】b）X型焊钳返回a）C型焊钳目录点焊机器人焊钳（外形结构）18/897.2焊接机器人的系统组成7.2.1点焊机器人所处从电极臂加压驱动方式，点焊机器人焊钳分为气动焊钳和伺服焊钳2种。位置气动焊钳利用汽缸来加压，可具有2-3个行程，能够使电极完成大开、小————开和闭合3个动作，电极压力一旦调顶不能随意变化，目前比较常用。伺服焊钳采用伺服电机驱动完成焊钳的张开和闭合，焊钳张开度可任意【选定并预置，且电极间的压紧力可无级调节。课堂认知】伺服焊钳气动焊钳伺服焊钳与气动焊钳相比，具有提高工件的表面质量、提高生产效率、返回改善工作环境等优点。目录19/897.2焊接机器人的系统组成7.2.1点焊机器人所依据阻焊变压器与焊钳的结构关系上，点焊机器人焊钳可分为分离式、内处位藏式和一体式3种。置————分离式焊钳阻焊变压器与钳体相分离，两者之间用二次电缆相连。【课堂认知】缺点：需要大容量的阻焊变压器，电力损优点：减小了机耗较大，能源利用率器人的负载，运低。二次电缆存在限动速度高，价格制了点焊工作区间与便宜。焊接位置的选择。分离式焊钳返回目录20/897.2焊接机器人的系统组成7.2.1点焊机器人所依据阻焊变压器与焊钳的结构关系上，点焊机器人焊钳可分为分离式、内处位藏式和一体式3种。置————内藏式焊钳是将阻焊变压器安放到机器人机械臂内，变压器的二次电缆可在内部移动。【优点：二课缺点：机器人次电缆较堂本体的设计变认短，变压知得复杂。器的容量】减小。内藏式焊钳一体式焊钳是将阻焊变压器和钳体安装在一起，共同固定在机器人机械臂末端法兰盘上。缺点：焊钳重优点：省量显著增大，掉二次电体积变大，焊缆及悬挂钳重量在机器变压器的人活动手腕上工作架，返回产生惯性力易目录节省能量。一体式焊钳引起过载21/897.2焊接机器人的系统组成7.2.1点焊机器人所处按照焊钳的变压器形式，又可分为中频焊钳和工频焊钳。中频焊钳相对于工位置频焊钳有以下优点：————1）直流焊接；【课2）焊接变压器小型化；堂认3）提高电流控制的响应速度，实现工频电阻焊机无法实现的焊接工艺焊知】接工艺；4）三相平衡负载，降低了电网成本；功率因数高，节能效果好。综上，点焊机器人焊钳主要以驱动和控制相互组合，可以采用工频气动式、工频伺服式、中频气动式、中频伺服式。这几种形式各有特点，从技术优势和发展趋势来看，中频伺服机器人焊钳应是未来的主流，它集中了中频直流点焊和伺服驱动的优势，是其他形式无法比拟