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焊接机器人的应用

  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。
 
  1、点焊机器人的特点
由于采用了集成焊钳,点焊机器人的变压器必须尽可能小,焊接变压器安装在焊钳后面。小容量变压器可采用50赫兹工频交流,大容量变压器采用变频技术,将50赫兹工频交流改为600-700赫兹交流,以减少变压器体积。电压变化后,可直接与600~700Hz交流电焊接,也可通过直流焊接进一步整流。焊接参数由定时器调节。目前,新型定时器已经由微机控制,由于该机器人控制柜可以直接控制定时器,另外不需要匹配接口。点焊机器人的焊钳由电伺服焊钳驱动。焊钳的开闭由伺服电机驱动,码盘反馈,可根据实际需要任意选择和预置焊钳的开度,并可无级调节电极间的夹紧力。
本实用新型具有以下优点:
(1) 每一个焊点的焊接周期都可以大大缩短,因为焊点夹持器的开口度是由机器人精确控制的,机器人在点之间移动,焊点夹持器就可以开始闭合;稍微焊接一点,焊点夹持器一边打开,机器人就可以在另一边移动,它就是无需等待机器人就位、电极架关闭或电极架完全打开后机器人可以移动。
(2) 焊钳开度可根据工件情况调整。只要不发生碰撞或干扰,就可以尽量减小开度,节省焊钳的开度和开闭焊钳所占用的时间。
(3) 当电极夹持器关闭加压时,不仅可以调节压力,而且在关闭时,两个电极也稍微闭合,可以减少冲击变形和噪声。
 
  2、弧焊机器人的特点
弧焊机器人大多采用气体保护焊方法(MAG、MIG、TIG),通常采用晶闸管、逆变器、波形控制、脉冲或非脉冲焊接电源等安装在机器人上进行弧焊。由于机器人控制柜采用数字控制,焊接电源多为模拟控制,因此需要在焊接电源与控制柜之间增加一个接口。
近年来,国外机器人生产厂家都有自己的专用配套焊接设备,在这些焊接设备中已经插入了相应的接口板,因此在弧焊机器人系统中没有附加的接口盒。需要指出的是,电弧时间在弧焊机器人的工作周期中占有很大的比例,因此在选择焊接电源时,应按100%的持续率来确定电源的容量。送丝机构可以安装在机器人的上臂,也可以放置在机器人上,前者焊枪与送丝机之间的软管较短,有利于保持送丝的稳定性,而后者则以软管为主体,当机器人焊枪使软管处于弯曲状态时的某个位置,会严重影响送丝质量,因此送丝机安装时应考虑保证送丝稳定性的问题。
 
  3、焊接机器人应用中存在的问题和解决措施
(1) 焊接偏差问题:可能是由于焊接位置不正确或找焊枪时出现问题造成的。此时,考虑TCP(焊枪中心位置)是否准确,并进行调整。如果经常发生这种情况,必须检查机器人的每个轴的零位置,并重置为正确。
(2) 侧咬问题:可能是由于焊接参数选择不当、焊枪角度不对或焊枪位置不对,可适当调整。
(3) 气孔问题:可能是由于气体保护不好,工件底漆太厚或干气保护不够,所以可以通过相应的调整来处理。
(4) 飞溅过大:可能是由于焊接参数选择不当、气体成分或焊丝伸长过大所致。可适当调整机械功率以改变焊接参数,通过调整气体配比仪表来调节气体混合比,并调整焊炬和工件的相对位置。
(5) 焊尾冷却后形成的弧坑问题:当可编程时,在工作步骤中加入弧坑功能来填充。
 
  4、在焊接过程中,机器人系统常见的故障
(1) 碰撞枪:可能是由于工件装配偏差或焊枪TCP不准确所致。请检查焊枪的装配状态或正确的TCP。
(2) 电弧失效,电弧不能起弧:可能是由于焊丝不接触工件或工艺参数太小。您可以手动送丝,调整焊枪和焊缝之间的距离,或适当调整工艺参数。
(3) 保护气体监测报警:如果冷却水或保护气体供应出现故障,检查冷却水或保护气管。
  5、焊接机器人的编程技巧
(1) 选择合理的焊接顺序,减少焊接变形和焊枪走行路径长度,确定焊接顺序。
(2) 焊枪空间过渡要求运动轨迹短、平稳、安全。
(3) 优化焊接参数。为了获得最佳的焊接参数,制作焊接试验和工艺评定用的工作试样。
(4) 采用变压器的合理位置、焊枪的姿态和焊枪相对于接头的位置。工件固定在位移机上后,如果焊缝位置和角度不理想,则需要不断调整位移机的编程,使焊缝按照焊接顺序逐渐达到水平位置。同时,要不断调整机器人各轴的位置,确定焊枪相对于焊点的位置、角度和延伸长度。工件位置确定后,必须通过编程人员的眼睛观察焊枪相对于接头的位置,这是很困难的。这就要求程序员善于总结经验。
(5) 及时插入清洗枪程序。编写一定长度的焊接程序后,应及时插入清洗枪程序,防止焊接飞溅物堵塞焊枪和导电嘴,保证焊枪的清洗,提高焊枪的使用寿命,保证引弧可靠,减少焊接飞溅。
(6) 一般情况下,编程不能一步完成。在机器人焊接过程中,需要不断地对程序进行检查和修改,调整焊接参数和焊枪姿态,从而形成一个良好的程序。
随着先进制造技术的发展,实现焊接产品制造的自动化、柔性化和智能化已成为必然趋势。目前,机器人焊接的应用已成为焊接自动化技术现代化的主要标志。焊接机器人以其通用性和可靠性越来越受到人们的重视。

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