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焊接機器人的性能要求與系統構成的介紹

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發布日期:2018.05.15關鍵詞:蘇州亨萊士
   
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。
機器人焊接時的主要注意事項
1.必須進行示教作業
   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。
   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。
2.必須確保工件的精度
   機器人沒有眼睛,只能重復相同的動作。
   機器人軌跡精度為±0.1mm,以此精度重復相同的動作。
   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。
3.焊接條件的設定取決于示教作業人員的技術水平
   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。
   示教操作人員必須充分掌握焊接知識和焊接技巧。
4.必須充分注意安全
   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)。
   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。
弧焊機器人的性能要求
   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。
   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。
   焊接規范的設定。起弧、收弧參數。
   擺動功能。擺動頻率、擺幅、擺動類型的設定。
   焊接傳感器。起始點檢測、焊縫跟蹤傳感器的接口功能。
   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。
   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。
   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?。┌l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。
   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。
   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。
   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。
點焊機器人的性能要求
   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。
焊接機器人的主要性能指標
   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:

名稱與型號:Motoman-L10
主要用途:弧焊
類別:示教再現型
坐標型式:多關節式
自由度數:5個
抓重:最大10㎏(包括夾鉗)
動作范圍與速度運動參數列表如下:
Motoman-L10運動參數

(遮住的數字是150)
定位方式:選用增量編碼器作為位置檢測元件
控制方式:重復式數字位置控制方式,可精確控制運動軌跡
重復定位精度:±0.2mm
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
驅動源:DC伺服電動機
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)
程序步數:1000步
指令條數:600條
重量:本體400㎏控制部分350㎏
外部同步信號:輸入22點輸出21點
電源:AC220/220V(+10%,-15%),50/60HZ±1HZ,三相5KVA
焊接機器人的系統構成
   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。
   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。
弧焊機器人
   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?;『笝C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:
設定焊接條件(電流、電壓、速度等);
擺動功能;
坡口填充功能;
焊接異常功能檢測;
焊接傳感器(起始點檢測、焊道跟蹤)的接口功能。
點焊機器人
   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:
安裝面積小,工作空間大;
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);
定位精度高(±0.25㎜),以確保焊接質量;
持重大(50~100㎏),以便攜帶內裝變壓器的焊鉗;
內存容量大,示教簡單,節省工時;
點焊速度已生產線相匹配,同時按全可靠性好。

焊接機器人的示教編程
   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。
   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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