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点焊机器人组成及应用

点焊机器人(spot welding robot) 用于点焊自动作业的工业机器人。世界上第一台点焊机于1965年开始使用,是美国Unimation公司推出的Unimate机器人,中国在1987年自行研制成第一台点焊机器人──华宇-Ⅰ型点焊机器人。

点焊机器人组成及应用

点焊机器人由于在工作的的时候是点和工件的触碰,点和工件的准确定位是非常重要的。对于电焊机器人的移动轨迹倒是没有严格的规定,点焊机器人不仅承载能力强,而且在点与点之间移位时速度要快捷,动作要平稳,定位要准确,以减少移位的时间,提高工作效率。

点焊机器人需要有多大的负载能力,取决于所用的焊钳形式。对于用与变压器分离的焊钳,30~45kg负载的机器人就足够了。但是,这种焊钳一方面由于二次电缆线长,电能损耗大,也不利于机器人将焊钳伸入工件内部焊接。

另一方面电缆线随机器人运动而不停摆动,电缆的损坏较快。因此,目前逐渐增多采用一体式焊钳。这种焊钳连同变压器质量在70kg左右。考虑到机器人要有足够的负载能力,能以较大的加速度将焊钳送到空间位置进行焊接,一般都选用100~150kg负载的重型机器人。为了适应连续点焊时焊钳短距离快速移位的要求。新的重型机器人增加了可在0.3s内完成50mm位移的功能。这对电机的性能,微机的运算速度和算法都提出更高的要求。

点焊机器人的应用

点焊机器人应用的较多的领域就是汽车工业,在在装配每台汽车车体时,有很大一部分的焊点都是由机器人完成的。但是在点焊机器人刚出现的时候,它只用于增强焊作业,后来为了保证拼接精度,才开始让它完成定位焊接作业。

点焊机器人组成及应用

点焊机器人的分类、特点和用途

点焊机器人的组成

点焊机器人由机器人本体、计算机控制系统、示教盒和点焊焊接系统几部分组成,由于为了适应灵活动作的工作要求,通常电焊机器人选用关节式工业机器人的基本设计,一般具有六个自由度:腰转、大臂转、小臂转、腕转、腕摆及腕捻。其驱动方式有液压驱动和电气驱动两种。其中电气驱动具有保养维修简便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等优点,因此应用较为广泛。

点焊机器人组成及应用

典型点焊机器人的组成

点焊机器人有多种结构形式,大体上都可以分为3大组成部分,即机器人本体、点焊焊接系统及控制系统。目前应用较广的点焊机器人,其本体形式有落地式的垂直多关节型、悬挂式的垂直多关节型、直角坐标型和定位焊接用机器人。目前主流机型为多用途的大型六轴垂直多关节机器人,这是因为其工作空间安装面积之比大,持重多数为100kg左右,还可以附加整机移动的自由度。

点焊机器人控制系统由本体控制部分及焊接控制部分组成。本体控制部分主要是实现示教在线、焊点位置及精度控制,控制分段的时间及程序转换,还通过改变主电路晶闸管的导通角而实现焊接电流控制。

点焊机器人的焊接系统即手臂上所握焊枪包括电极、电缆、气管、冷却水管及焊接变压器。焊枪相对比较重,要求手臂的负重能力较强。目前使用的机器人点焊电源有两种,即单相工频交流点焊电源和逆变二次整流式点焊电源。

在驱动形式方面,由于电伺服技术的迅速发展,液压伺服在机器人中的应用逐渐减少,甚至大型机器人也在朝电动机驱动方向过渡,随着微电子技术的发展,机器人技术在性能、小型化、可靠性以及维修等方面日新月异。

在机型方面,尽管主流仍是多用途的大型6轴垂直多关节机器人,但是,出于机器人加工单元的需要,一些汽车制造厂家也进行开发立体配置3~5轴小型专用机器人的尝试。

点焊机器人的基本功能及装备要求

在诸多焊接方式中,由于点焊只需点位控制,至于焊钳在点与点之间的移动轨迹没有严格要求,因此点焊对所用的机器人的要求不是很高,这也是点焊机器人较早被应用的原因之一。

但为了确保焊接质量,基本的要求还是要满足的,比如说点焊机器人不仅要有足够的负载能力,而且在点与点之间移位时速度要快捷,动作要平稳,定位要准确,以减少移位的时间,提高工作效率。

在实际焊接过程中点焊机器人需要多大的负载能力,主要取决于所用的焊钳形式,对于用与变压器分离的焊钳,30~45kg负载的机器人就足够了。但是这种焊钳一方面由于二次电缆线长,电能损耗大,不利于机器人将焊钳伸入工件内部焊接;另一方面电缆线随机器人运动而不停摆动,电缆的损坏较快。因此一体式焊钳逐渐将其代替。

考虑到点焊机器人要有足够的负载能力,才能以较大的加速度将焊钳送到空间位置进行焊接,一般都选用100~150kg负载的重型机器人。为了适应连续点焊时焊钳短距离快速移位的要求,有些重型机器人增加了可在0.3s内完成50mm位移的功能,而这也对电机的性能,微机的运算速度和算法都提出更高的要求。

由于点焊机器人采用了一体化焊钳,焊接变压器装在焊钳后面,所以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,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。

另外点焊机器人的焊钳通常用气动的焊钳,气动焊钳两个电极之间的开口度一般只有两级冲程;而且电极压力一旦调定后是不能随意变化的,有助于提高点焊质量。

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