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發布時間:2020-08-24 15:52  
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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,在一個輪班就能完成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;因此,大力推廣應用焊接機器人,提高焊接自動化水平是行業發展的必然趨勢。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。
焊接機器人生產中的質量控制
焊接機器人的先進技術為我們提供了很好的生產工具,但這并不意味著我們一定可以實現高質量的焊接生產。焊接機器人應用技術是一個系統工程,通過近10年的工作經驗總結,我覺得以下幾個方面的工作不容忽視:
建立并培養一個具有機器人技術素養的隊伍
焊接機器人工程是機電一體化技術的濃縮,其中包含了機器人技術、自動化控制技術、焊接技術等。期望一個企業培養的技術人才是不現實的,但是焊接機器人的應用狀況又確實與這些人的技術素養相關。與焊接機器人應用相配套的質量控制設備也在不斷發展,主要體現在以下幾個方面:(1)機器人自身的質量控制及焊接管理的功能已經非常完善,如,焊接保護氣流量的監控、導電嘴更換時間間隔的管理等。所以,我認為機器人用戶可以建立一個服務于機器人應用的隊伍,在這個隊伍中,可以分為機器人設備及應用技術管理、焊接工藝和機器人作業程序調試及現場生產操作等幾類人員,各司其職,各負其責。
(1)機器人設備及應用技術管理人員主要負責機器人系統設備的維護及管理、機器人應用技術的開發和利用,以挖掘機器人的工作能力為目的。
(2)焊接工藝和機器人作業程序調試人員主要負責機器人作業程序的管理工作,焊接機器人應用的目的是為焊接生產服務,焊接工藝員對焊接品質的把握是機器人焊接質量的關鍵所在,他的職責是讓機器人成為他得心應手的工具,把他的焊接思路完整地傳達給機器人。(3)我國的焊接裝備水平、前后道工序設備的制造水平及系統集成能力與國外仍然存在很大差距,這直接制約了機器人在國內其它行業的發展。
(3)現場生產操作人員的主要工作雖然是裝卸工件,但僅有這些是不夠的,還必須要有自己的判斷能力,并且能夠將焊接機器人工作過程中的表現準確及時地反饋給機器人設備及應用技術管理人員,包括焊接工藝和機器人作業程序調試人員,這樣有利于設備一旦出現故障時立即做出準確判斷,制訂故障解決方案,為恢復生產搶得時間。焊接過程中,可根據作業內容選擇多臺機器人協調作業,或選擇單臺機器人獨立作業,控制器實時監控手臂間的干涉,即使在示教中,也能防止機器人間發生碰撞。
焊接是高速列車制造過程中和基本的工藝方法。隨著列車高速化和輕量化, 各部件的服役環境惡化, 對車體和轉向架的焊接技術提出了更高的要求。在所有的智能化制造裝備中,機器人無疑是柔性制造自動化的集中體現。采用焊接機器人工作站或自動焊接專機是提高和穩定焊接質量的重要途徑, 而且隨著勞動力成本的提高, 機器人焊接的成本優勢越來越明顯。
《智能制造科技發展 “十二五” 專項規劃》 指出:“中國已是世界第二大經濟體和制造業大國, 但自主創新能力薄弱、 先進裝備貿易逆差嚴重、 裝備與智能裝備嚴重依賴進口, 嚴重制約我國制造產業健康發展。而智能制造技術是世界制造業未來發展的重要方向之一” 。而焊完一點后,焊鉗一邊張開,機器人就可以一邊位移,不必等機器人到位后,焊鉗才閉合或焊鉗完全張開后機器人再移動。近年來, 我國高速鐵路和高速列車發展迅猛, 獲得了一系列具有自主知識產權的重大科技成果。但是, 我國高速列車制造過程與國外高速列車生產現狀還有一定差距, 行業中的裝備和智能裝備依賴進口。走智能制造的道路也是我國未來高速列車制造業發展的趨勢。
智能制造終目標是實現 “設計過程、 制造過程和制造裝備智能化”, 包括產品設計中的數字化,制造過程中的傳感信息化和網絡化, 制造裝備的數字化和智能化。其中, 制造裝備的智能化是實現整體制造智能化的前提和基礎。傳感結果通過數據接口傳輸給機器人控制,由控制器發出指令對機器人的運動進行調整。在所有的智能化制造裝備中, 機器人無疑是柔性制造自動化的集中體現。而在高速列車的生產中, 焊接又占據了相當大的比重, 焊接機器人必然在高速列車智能制造中發揮重要作用。本文在分析焊接機器人的發展現狀基礎上,給出其在高速列車制造行業中的應用前景。
焊接機器人主要包括機器人和焊接設備兩部分。機器人由機器人本體和控制柜(硬件及軟件)組成。隨著機器人售價的降低和人工成本的增加,使用機器人所帶來的經濟效益越來越驅動企業使用機器人進行焊接。而焊接裝備,以弧焊及點焊為例,則由焊接電源,(包括其控制系統)、送絲機(弧焊)、焊槍(鉗)等部分組成。對于智能機器人還應有傳感系統,如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。圖1a、b表示弧焊機器人和點焊機器人的基本組成。
世界各國生產的焊接用機器人基本上都屬關節機器人,絕大部分有6個軸。其中,1、2、3軸可將末端工具送到不同的空間位置,而4、5、6軸解決工具姿態的不同要求。焊接機器人本體的機械結構主要有兩種形式:一種為平行四邊形結構,一種為側置式(擺式)結構,如圖2a、b所示。側置式(擺式)結構的主要優點是上、下臂的活動范圍大,使機器人的工作空間幾乎能達一個球體。因此,這種機器人可倒掛在機架上工作,以節省占地面積,方便地面物件的流動。側置式(擺式)結構的主要優點是上、下臂的活動范圍大,使機器人的工作空間幾乎能達一個球體。但是這種側置式機器人,2、3軸為懸臂結構,降低機器人的剛度,一般適用于負載較小的機器人,用于電弧焊、切割或噴涂。平行四邊形機器人其上臂是通過一根拉桿驅動的。拉桿與下臂組成一個平行四邊形的兩條邊。故而得名。早期開發的平行四邊形機器人工作空間比較小(局限于機器人的前部),難以倒掛工作。但80年代后期以來開發的新型平行四邊形機器人(平行機器人),已能把工作空間擴大到機器人的頂部、背部及底部,又沒有測置式機器人的剛度問題,從而得到普遍的重視。這種結構不僅適合于輕型也適合于重型機器人。近年來點焊用機器人(負載100~150kg)大多選用平行四邊形結構形式的機器人。