实现稳定、高效、高质量的焊接是使用焊接机器人的关键,由于焊接是一个高度非线性、多变量、各种不确定因素相互作用的过程。为了克服上述因素对焊接质量的影响,焊接机器人迫切需要使用计算机技术、控制技术、仿真技术、信息技术、传感器技术、人工智能等多学科知识,来提高机器人焊接的焊接质量和焊接效率。
焊接过程所处的环境非常复杂,这对焊接传感器提出了很高的要求。焊接传感器是否稳定可靠对实现焊接过程实时监控起到至关重要的作用。由于焊件加工误差或者装配位置不准确,以及焊枪的位置变化,使焊接机器人行走的轨迹发生变化,这就使得焊缝与机器人焊枪之间的位置发生偏差,因此在焊接开始前需要对焊缝起始位置进行识别。同时整条焊缝也有可能与示教轨迹发生偏差,焊接过程中的焊接变形使原本与轨迹重合的焊缝变得不再重合,机器人如果还是按照示教轨迹进行焊接的话,必然产生焊偏的现象,因此,在焊接过程中也要实时跟踪焊缝的轨迹。
1)库卡焊接机器人工作站的总体设计
在对焊缝进行特点分析的基础上,结合焊接工作站的初步设计,选择合适的焊接电源,以满足焊缝的质量要求,电源的选择能满足与机器人数据传输的需要,有合理的数据接口以方便通讯;针对焊缝的特点以及空间位置和夹具初步设计的基础上选择合适的焊接机器人,机器人除了能满足焊缝空间位置的要求,还要具有与焊搂工艺相关的特殊功能,使其能在焊接过程中检测焊接故障并能解除这些故障;通过对工件年生产纲领的计算,和机器人焊接节拍的计算,合理排布焊接机器人的数量,以满足生产纲领的需要,并设计生产方案,使人与设备之间配合良好,提高生产效率;在选择焊接机器人、焊接电源和设计生产方案的基础上,设计焊接I作站的空间布局,力求节省空间,操作方便,物流顺畅,劳动强度小。
2)库卡机器人焊接工作站结构设计
根据本项目工件板材薄、刚性小、焊缝为空间曲线以及焊缝质量要求高的特点,合理设计焊接夹具,做到夹具底座刚性大、稳定性好,焊接夹具定位准确、夹紧合理,有利于焊缝成型和散热,保证焊缝的焊接质量;根据摩托车的生产特点,当生产型号发生变化的时候,要求能够快速的更换夹具,因此需要设置夹具更换系统,做到更换夹具速度快、劳动量少、夹具定位准确而迅速、夹紧快,*大的减少对生产的损失。机器人焊接设备是昂贵设备,因此必须设计设备防护系统,除了对设备进行保护以外,防护系统还要保护操作工的职业健康安全,防护系统还要不影响正常的操作以及维护保养,部件符合相关的国家标准。
3)电气总控制系统的组建
对焊接工作站各动作进行在顺序上的控制和安个系统的控制,因此必须设计总控制电气系统。设计总的操作面板,分为触摸屏和按钮部分,做到按钮控制操作方便、手感好,触摸屏操作灵敏,能对焊接机器人工作站每一个运动独立的控制,同时在自动的情况下操作简单。设计自动操作台,要求在自动的模式下,焊接操作简单,且安全可靠。
4)焊接工艺优化
研究工艺参数对焊缝成形的影响规律,通过焊接工艺参数(电压、电流、气体流量等),获得良好焊缝成形的焊接接头。获得良好焊缝成形的基础上,以实验得到*好的焊缝内部成型,同时尽可能的减少焊缝周围镀锌板表面锌的挥发,且保证焊缝的力学性能,以得到*佳的焊接工艺参数。
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