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焊接机器人的应用分析和编程技巧!

工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是-种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电-体化自动化生产设备,特别适合于多品种变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率改善劳动条件和产品的快速-新换代起着十分重要的作用。

自从20世纪60年代初,人类创造了--台工业机器人以后,工业机器人-显示出它-大的生命力,在短短40多年的时间中,工业机器人技术得到了迅速的发展,工业机器人已在工业发达国家的生产中得到了广泛的应用。目前,工业机器人已广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中,焊接机器人、装配机器人、喷涂机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。本文以下重点介绍焊接机器人。

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(硬件及软件)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。

-、点焊机器人的特点

由于采用了-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-间的压紧力也可以无级调节。

电伺服点焊钳具有如下优点:

1、每个焊点的焊接周期可大幅度降低,因为焊钳的张开程度是由机器人-控制的,机器人在点与点之间的移动过程,焊钳-可以开始闭合;而焊完-点后,焊钳-边张开,机器人-可以-边位移,不必等机器人到位后,焊钳才闭合或焊钳完-张开后机器人再移动。

2、焊钳张开度可以根据工件的情况任意调整,只要不发生碰撞或干涉,可尽可能减少张开度,以节省焊钳开度,节省焊钳开合所占的时间。

3、焊钳闭合加压时,不仅压力大小可以调节,而且在闭合时两电-是轻轻闭合,可减少撞击变形和噪声。

二、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-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,-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-定要考虑保证送丝稳定性的问题。

三、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-要检查-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-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-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。

 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、焊枪空间过渡要求移动轨迹较短、平滑、安-。

3、优化焊接参数,为了获得-佳的焊接参数,制作工作试件进行焊接试验和工艺评定。

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,-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-要求编程者善于总结积累经验。

5、及时插入清枪程序,编写-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。

6、编制程序-般不能-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-个好程序。


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