焊接機器人的應用技術分析
1.機器人與焊接設備共同發展
焊接機器人應用技術是機器人技術、焊接技術和系統工程技術的融合,焊接機器人能否在實際生產中得到應用,發揮其優越性,取決于這幾方面技術的共同提高,而系統工程技術是機器人技術和焊接技術的粘合劑。過去幾代機器人的發展都是圍繞焊接設備完成多項焊接專用功能的開發,如焊接參數的漸變調節功能、TIG焊接時利用擺焊同步技術進行的斷續填絲焊接功能、弧焊傳感器(電弧跟蹤)功能及焊接實時監控功能等,都是焊接工藝的需求促使下的開發。
同樣地,焊接設備制造商為了實現機器人自動化焊接,在焊接電源的設計上也做了許多改進,如、機器人可檢出焊縫位置使用的高電壓,焊接電源做到了內置;與機器人的通信接口方面,現在許多焊機制造商都采用了方便快捷的通信接口。
2.焊接機器人在提高生產效率方面的應用
(1)提高精度,確保高速焊接
企業在生產中應用機器人意味著追求高效率、高焊接質量,因此各機器人廠家都在焊接速度上尋求突破,而機器人在軌跡控制上的高精度是高速焊接的可靠保障。
控制技術將各軸的慣性矩、重力矩、機器人安裝位置等因素納入運動控制計算,大大提高了運動軌跡的精度。如,在焊接工作站中,我們會遇到各種機器人安裝形式,在每種安裝方式中,機器人各軸所受的重力矩各不相同,我們只要在ARM控制中正確地設置機器人對地面的角度,即會克服各種安裝方式對軌跡精度造成的不利影響。
(2)雙機協調焊接功能
有時我們會遇到長形工件,焊縫分布在工件的兩端,若采用1臺機器人進行焊接,會出現因兩端不同時焊接而造成焊接變形不一致,從而使工件在長度方向上扭轉變形,焊接后的工件難以符合尺寸要求。針對這種類型的工件,我們常采用2臺機器人同時協調焊接的方式,這會促生了兩臺機器人雙機協調焊接技術。在汽車后橋和消聲器的焊接中,經常會使用到該項技術。
2臺機器人對應1個由機器人外部軸驅動的變位機,在變位機順長擺放的工件上有兩個鏡像對稱的部件,兩條相似的環焊縫需要兩臺機器人在變位機旋轉的同時實現同步協調焊接,通過這種方式可以將焊接生產的效率提高1倍。
(3)點焊機器人的優勢
如果說弧焊機器人的使用大大提高了焊接質量的穩定性和焊接效率,點焊機器人則具有更多的優勢,帶來的經濟效益也更加可觀,主要體現在:
a.機器人點焊時,大多采用鉗體與變壓器一體化方式,變壓器的容量可以減小到1/3~1/4,節約了能源,并且極大地減輕了操作者繁重的體力勞動。
b.點焊機器人有更多的控制方式控制焊鉗壓力和焊接條件的自動切換,針對不同打點位置可輕松實現獨特的焊接時序,大大提高了打點質量,避免了焊點漏打、多打及位置不準確等問題。
c.點焊機器人在打點效率上的優勢明顯,可提高效率8~10倍。我們的一個上海的客戶,設備臨時出現故障,由于當時工期緊,他們臨時采用手工來點焊同樣的工件,結果4把手工焊鉗在兩個輪班只能生產40件,而機器人正常生產時,在一個輪班即能完成90件左右。
d.點焊機器人可以使用機器人的一些獨有技術進一步對焊接時序進行準確控制,使焊接效率和焊接質量進一步提高。如,電動焊鉗在機器人上的使用不僅僅是加壓方式的改變,其優勢更體現在機器人對它的行程的控制方面:①可以根據焊點的位置實現理想的行程;②焊接過程中可以分段控制焊鉗壓力;③可以控制焊接條件輸出的時間節點;④可以運用間隙示教功能靈活選擇上電極示教、下電極示教方式,大大縮短了示教時間。
此外,焊接機器人的實用功能還有很多,并已經過實踐的檢驗,為提高焊接生產效率和焊接質量帶來了明顯的效果。同時,每個機器人廠家對各種功能的開發也各有特點,可以說,在這個舞臺上,各種各樣的優良技術始終在不斷涌現,異彩紛呈。