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焊接機器人的應用分析

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自從20世紀60年代初,人類創造了第一臺工業機器人以后,工業機器人就顯示出它極大的生命力,在短短40多年的時間中,工業機器人技術得到了迅速的發展,工業

機器人已在工業發達國家的生產中得到了廣泛的應用。本文介紹焊接機器人、機器人焊鉗、機器人焊槍的應用分析及編程技巧。

      自從20世紀60年代初,人類創造了第一臺工業機器人以后,工業機器人就顯示出它極大的生命力,在短短40多年的時間中,工業機器人技術得到了迅速的發展,工業機器人已在工業發達國家的生產中得到了廣泛的應用。目前,工業機器人已廣泛應用于汽車及汽車零部件制造業、機械加工行業、電子電氣行業、橡膠及塑料工業、食品工業、木材與家具制造業等領域中。在工業生產中,焊接機器人、裝配機器人、機器人焊鉗、機器人焊槍、噴涂機器人及搬運機器人等工業機器人都已被大量采用。南京菲斯特焊接科技有限公司重點介紹焊接機器人。

焊接機器人
焊接機器人是從事焊接(包括切割與噴涂)的工業機器人,它主要包括機器人和焊接設備兩部分。其中,機器人由機器人本體和控制柜(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)、送絲機(弧焊)、焊槍(鉗)等部分組成。對于智能機器人,還應配有傳感系統,如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。

1、點焊機器人的特點
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,工業上已經開始采用逆變技術把50Hz工頻交流變為600~700Hz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,也可以再進行二次整流,用直流電焊接,焊接參數由定時器調節。目前,新型定時器已經微機化,因此機器人控制柜可以直接控制定時器,無需另配接口。點焊機器人的焊鉗,用電伺服點焊鉗,焊鉗的張開和閉合由伺服電機驅動,碼盤反饋,使焊鉗的張開度可以根據實際需要任意選定并預置,而且電極間的壓緊力也可以無級調節。

電伺服點焊鉗具有如下優點:
(1)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器人精確控制的,機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,機器人就可以一邊位移,不必等機器人到位后,焊鉗才閉合或焊鉗完全張開后機器人再移動。
(2)焊鉗張開度可以根據工件的情況任意調整,只要不發生碰撞或干涉,可盡可能減少張開度,以節省焊鉗開度,節省焊鉗開合所占的時間。

(3)焊鉗閉合加壓時,不僅壓力大小可以調節,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、弧焊機器人的特點
     弧焊機器人多采用氣體保護焊方法(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器人上作電弧焊。由于機器人控制柜采用數字控制,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,國外機器人生產廠都有自己特定的配套焊接設備,在這些焊接設備內已經插入相應的接口板,所以弧焊機器人系統中并沒有附加接口箱。應該指出的是,在弧焊機器人工作周期中,電弧時間所占的比例較大,因此在選擇焊接電源時,一般應按持續率100%來確定電源的容量。送絲機構可以裝在機器人的上臂上,也可以放在機器人之外,前者焊槍到送絲機之間的軟管較短,有利于保持送絲的穩定性,而后者軟管校長,當機器人把焊槍送到某些位置,使軟管處于多彎曲狀態,會嚴重影響送絲的質量,所以送絲機的安裝方式一定要考慮保證送絲穩定性的問題。

 

3、焊接機器人應用中存在的問題和解決措施
(1)出現焊偏問題:可能為焊接的位置不正確或焊槍尋找時出現問題。這時,要考慮TCP(焊槍中心點位置)是否準確,并加以調整。如果頻繁出現這種情況就要檢查一下機器人各軸的零位置,重新校零予以修正。
(2)出現咬邊問題:可能為焊接參數選擇不當、焊槍角度或焊槍位置不對,可適當調整。
(3)出現氣孔問題:可能為氣體保護差、工件的底漆太厚或者保護氣不夠干燥,進行相應的調整就可以處理。
(4)飛濺過多問題:可能為焊接參數選擇不當、氣體組分原因或焊絲外伸長度太長,可適當調整機器功率的大小來改變焊接參數,調節氣體配比儀來調整混合氣體比例,調整焊槍與工件的相對位置。

(5)焊縫結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,機器人系統常見的故障
(1)發生撞槍:可能是由于工件組裝發生偏差或焊槍的TCP不準確,可檢查裝配情況或修正焊槍TCP。
(2)出現電弧故障,不能引?。嚎赡苁怯捎诤附z沒有接觸到工件或工藝參數太小,可手動送絲,調整焊槍與焊縫的距離,或者適當調節工藝參數。

(3)保護氣監控報警:冷卻水或保護氣供給存有故障,檢查冷卻水或保護氣管路。

 

5、焊接機器人的編程技巧
(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。
(3)優化焊接參數,為了獲得最佳的焊接參數,制作工作試件進行焊接試驗和工藝評定。
(4)采用合理的變位機位置、焊槍姿態、焊槍相對接頭的位置。工件在變位機上固定之后,若焊縫不是理想的位置與角度,就要求編程時不斷調整變位機,使得焊接的焊縫按照焊接順序逐次達到水平位置。同時,要不斷調整機器人各軸位置,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積累經驗。
(5)及時插入清槍程序,編寫一定長度的焊接程序后,應及時插入清槍程序,可以防止焊接飛濺堵塞焊接噴嘴和導電嘴,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,要在機器人焊接過程中不斷檢驗和修改程序,調整焊接參數及焊槍姿態等,才會形成一個好程序。
隨著先進制造技術的發展,實現焊接產品制造的自動化、柔性化與智能化已成為必然趨勢。目前,采用機器人焊接已成為焊接自動化技術現代化的主要標志。焊接機器人由于具有通用性強、工作可靠的優點,受到了人們越來越多的重視。

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