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冲压机械手

焊接机器人的应用分析及编程方法

编辑:辉科机器人自动化日期:2020年12月22日 14:50
  焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人,它主要包括机器人和焊接设备两部分。其中,机器人由机器人本体和控制柜(硬件及App)组成;而焊接装备,以弧焊及点焊为例,则由焊接电源(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。对于智能机器人,还应配有传感系统,如激光或摄像传感器及其控制装置等。
 
焊接机器人
 
  一、点焊机器人的特点:
 
  由于采用了一体化焊钳,焊接变压器装在焊钳后面,所以点焊机器人的变压器必须尽量小型化。对于容量较小的变压器可以用50Hz工频交流,而对于容量较大的变压器,工业上已经开始采用逆变技术把50Hz工频交流变为600~700Hz交流,使变压器的体积减少、减轻。变压后可以直接用600~700Hz交流电焊接,也可以再进行二次整流,用直流电焊接,焊接参数由定时器调节。目前,新型定时器已经微机化,因此机器人控制柜可以直接控制定时器,无需另配接口。点焊机器人的焊钳,用电伺服点焊钳,焊钳的张开和闭合由伺服电机驱动,码盘反馈,使焊钳的张开度可以根据实际需要任意选定并预置,而且电极间的压紧力也可以无级调节。
 
  二、焊接机器人应用中存在的问题和解决措施:
 
  (1)出现焊偏问题:可能为焊接的位置不正确或焊枪寻找时出现问题。这时,要考虑TCP(焊枪中心点位置)是否准确,并加以调整。如果频繁出现这种情况就要检查一下机器人各轴的零位置,重新校零予以修正。
 
  (2)出现咬边问题:可能为焊接参数选择不当、焊枪角度或焊枪位置不对,可适当调整。
 
  (3)出现气孔问题:可能为气体保护差、工件的底漆太厚或者保护气不够干燥,进行相应的调整就可以处理。
 
  (4)飞溅过多问题:可能为焊接参数选择不当、气体组分原因或焊丝外伸长度太长,可适当调整机器功率的大小来改变焊接参数,调节气体配比仪来调整混合气体比例,调整焊枪与工件的相对位置。
 
  (5)焊缝结尾处冷却后形成一弧坑问题:可编程时在工作步中添加埋弧坑功能,可以将其填满。
 
  三、弧焊机器人的特点:
 
  弧焊机器人多采用气体保护焊方法(MAG、MIG、TIG),通常的晶闸管式、逆变式、波形控制式、脉冲或非脉冲式等的焊接电源都可以装到机器人上作电弧焊。由于机器人控制柜采用数字控制,而焊接电源多为模拟控制,所以需要在焊接电源与控制柜之间加一个接口。
 
  近年来,国外机器人生产厂都有自己特定的配套焊接设备,在这些焊接设备内已经插入相应的接口板,所以弧焊机器人系统中并没有附加接口箱。应该指出的是,在弧焊机器人工作周期中,电弧时间所占的比例较大,因此在选择焊接电源时,一般应按持续率100%来确定电源的容量。送丝机构可以装在机器人的上臂上,也可以放在机器人之外,前者焊枪到送丝机之间的软管较短,有利于保持送丝的稳定性,而后者软管校长,当机器人把焊枪送到某些位置,使软管处于多弯曲状态,会严重影响送丝的质量,所以送丝机的安装方式一定要考虑保证送丝稳定性的问题。
 
  四、在焊接过程中,机器人系统常见的故障:
 
  (1)发生撞枪:可能是由于工件组装发生偏差或焊枪的TCP不准确,可检查装配情况或修正焊枪TCP。
 
  (2)出现电弧故障,不能引弧:可能是由于焊丝没有接触到工件或工艺参数太小,可手动送丝,调整焊枪与焊缝的距离,或者适当调节工艺参数。
 
  (3)保护气监控报警:冷却水或保护气供给存有故障,检查冷却水或保护气管路。
 
  五、焊接机器人的编程技巧:
 
  (1)选择合理的焊接顺序,以减小焊接变形、焊枪行走路径长度来制定焊接顺序。
 
  (2)优化焊接参数,为了获得最佳的焊接参数,制作工作试件进行焊接试验和工艺评定。
 
  (3)及时插入清枪程序,编写一定长度的焊接程序后,应及时插入清枪程序,可以防止焊接飞溅堵塞焊接喷嘴和导电嘴,保证焊枪的清洁,提高喷嘴的寿命,确保可靠引弧、减少焊接飞溅。
 
  (4)采用合理的变位机位置、焊枪姿态、焊枪相对接头的位置。工件在变位机上固定之后,若焊缝不是理想的位置与角度,就要求编程时不断调整变位机,使得焊接的焊缝按照焊接顺序逐次达到水平位置。同时,要不断调整机器人各轴位置,合理地确定焊枪相对接头的位置、角度与焊丝伸出长度。工件的位置确定之后,焊枪相对接头的位置必须通过编程者的双眼观察,难度较大。这就要求编程者善于总结积累经验。
 
  (5)焊枪空间过渡要求移动轨迹较短、平滑、安全。
 
  (6)编制程序一般不能一步到位,要在机器人焊接过程中不断检验和修改程序,调整焊接参数及焊枪姿态等,才会形成一个好程序。

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