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汽車焊接中的機器人

2025China.cn   2009年01月09日

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    汽車的焊機技術(shù)在當(dāng)前汽車生產(chǎn)中是整車裝配的工藝之一,因此其重要成都不可小視?,F(xiàn)代汽車生產(chǎn)線都是全自動生產(chǎn)線,目前在汽車生產(chǎn)線上應(yīng)用機器人焊接比較多的是焊接機器人。
 

    焊接機器人是用于點焊自動作業(yè)的工業(yè)機器人。世界上第一臺點焊機于1965年開始使用,是美國Unimation公司推出的Unimate機器人,中國在1987年自行研制成第一臺點焊機器人──華宇-Ⅰ型點焊機器人。點焊機器人由機器人本體、計算機控制系統(tǒng)、示教盒和點焊焊接系統(tǒng)幾部分組成,由于為了適應(yīng)靈活動作的工作要求,通常電焊機器人選用關(guān)節(jié)式工業(yè)機器人的基本設(shè)計,一般具有六個自由度:腰轉(zhuǎn)、大臂轉(zhuǎn)、小臂轉(zhuǎn)、腕轉(zhuǎn)、腕擺及腕捻。其驅(qū)動方式有液壓驅(qū)動和電氣驅(qū)動兩種。其中電氣驅(qū)動具有保養(yǎng)維修簡便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等優(yōu)點,因此應(yīng)用較為廣泛。點焊機器人按照示教程序規(guī)定的動作、順序和參數(shù)進行點焊作業(yè),其過程是完全自動化的,并且具有與外點焊機器人專用的點焊鉗部設(shè)備通信的接口,可以通過這一接口接受上一級主控與管理計算機的控制命令進行工作。

 


    使用焊接機器人最多領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)屬汽車車身的自動裝配車間。
    機器人本體故障均較少,多數(shù)設(shè)備故障都是由機器人手臂上安裝的焊鉗及焊接控制器引起。機器人焊鉗控制方式有伺服控制與氣動控制兩種方式,目前使用最多的是伺服控制焊鉗。伺服焊鉗對零件的精度要求較高,如果零件的精度達不到要求,機器人伺服焊鉗的故障率就會非常高,并且維護費用大,備件費用也較高,不利于企業(yè)的成本節(jié)約。氣動焊鉗的維護成本相對較低,并且維護方便,相對伺服焊鉗而言零件的精度對設(shè)備造成的損壞率較低。 
    焊接機器人的結(jié)構(gòu)
    焊接機器人主要包括機器人和焊接設(shè)備兩部分。機器人由機器人本體和控制柜(硬件及軟件)組成。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(tǒng))、送絲機(弧焊)、焊槍(鉗)等部分組成。對于智能機器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng),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。

 

焊接用機器人的主要結(jié)構(gòu)形式及性能

    世界各國生產(chǎn)的焊接用機器人基本上都屬關(guān)節(jié)式機器人,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(tài)的不同要求。焊接機器人本體的機械結(jié)構(gòu)主要有兩種形式:一種為平行四邊形結(jié)構(gòu),一種為側(cè)置式(擺式)結(jié)構(gòu),如圖2a、b所示。側(cè)置式(擺式)結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)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(jié)省占地面積,方便地面物件的流動。但是這種側(cè)置式機器人,2、3軸為懸臂結(jié)構(gòu),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(qū)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(fā)的平行四邊形機器人工作空間比較?。ň窒抻跈C器人的前部),難以倒掛工作。但80年代后期以來開發(fā)的新型平行四邊形機器人,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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式的機器人。

 

         工廠選用哪種自動化焊接生產(chǎn)形式,必須根據(jù)工廠的實際情況及素要而定。焊接專機適合批量大,改型慢的產(chǎn)品,而且工件的焊縫數(shù)量較少、較長,形狀規(guī)矩(直線、圓形)的情況;焊接機器人系統(tǒng)一般適合中、小批量生產(chǎn),被焊工件的焊縫可以短而多,形狀較復(fù)雜。柔性焊接線特別適合產(chǎn)品品種多,每批數(shù)量又很少的情況,目前國外企業(yè)正在大力推廣無(少)庫存,按訂單生產(chǎn)(JIT)的管理方式,在這種情況下采用柔性焊接線是比較合適的。

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