弧焊机器人范文

弧焊机器人范文（精选3篇）

弧焊机器人 第1篇

关键词：运动学,MATLAB,径向基神经网络

1 引言

机器人运动学分析主要是在忽略力作用的前提下, 针对机器人的运动规律进行研究, 主要包括两个问题:正运动学分析和逆运动学分析。机器人正运动学分析是给定机器人各关节角位置, 求解机器人终端执行器的位置和姿态;逆运动学分析是给定机器人末端操作器的位置, 计算对应关节空间角位置, 为机器人控制提供依据, 进而促使机器人在空间中按照预定要求进行工作。

由于运动学分析决定机器人控制性能, 国内外学者对机器人运动学进入了深入研究:Denaviet和Hartenberg[1,2]提出了经典的D-H参数法, 将机器人运动学建模简化, 大大提高机器人运动学分析的效率, 而且不受结构影响, 应用较为广泛, 是目前主流的坐标建立方法, 本文采用这种方法建立机器人坐标;文献[3]、[8]就是采用D-H参数法结合动力学仿真软件ADAMS对机器人进行运动学分析和仿真功能发现系统设计中存在的问题。确定机器人坐标的同时, 也出现了不同的运动学数值分析方法:文献[4]采用旋量理论对6自由度机器人进行运动学数值求解, 并通过经典消元理论和Paden-Kahan子问题相结合的方法对机器人逆运动学求解, 建立相对简单的运动学模型, 但求解过程较为复杂。文献[5]、[6]、[7]、[9]等采用RBF神经网络进行机器人运动学逆解求解, 实现机器人工作空间到关节变量空间的非线性映射, 避免了公式推导和编程计算等复杂过程。综合考虑上述方法, 本文针对弧焊机器人建立D-H连杆坐标, 求解正运动学方程, 并采用径向基神经网络求解机器人运动学逆解, 从而实现弧焊机器人运动学分析, 为其精确控制提供保证。

2 弧焊机器人结构

本文分析的弧焊机器人是参考MOTOMAN机器人进行设计的, 主要应用于壳体类部件的焊接, 由6关节连杆机构组成, 可以提高机器人本身的灵活性, 保证焊接质量, 三维造型图如图1所示。该机器人主要由主连杆系统和次连杆系统组成, 可以实现空间任意位姿:主连杆系统由前3个自由度 (腰、大臂和小臂) 且尺寸较长的连杆组成, 用来确定次连杆系统的空间位置;次连杆系统由后3个自由度且尺寸较小的连杆组成, 用来实现焊枪的位姿, 具体机构参数和运动参数如表1所示。

3 弧焊机器人的正运动学

如图2所示, 应用Denavait-Hatrenberg (D-H) 方法建立机器人的连杆坐标系, 根据坐标变换关系得到机器人各连杆的坐标变换矩阵[1,2], 从而导出焊枪的坐标系相对于参考系的等价齐次变换矩阵, 建立机器人正运动学方程, 即机器人位置和姿态矩阵:

其中

4 弧焊机器人的正运动学仿真

MATLAB Robotics Toolbox (机器人工具箱) 提供了机器人学研究中的许多重要功能函数, 包括机器人运动学、动力学、轨迹规划等。利用Robotics Toolbox中的LINK函数可以构建本文需要的机器人模型[10], 其关节变量取值为 (pi/2, pi/2, pi/3, pi/4, pi/3, pi/4) , 采用正运动函数-FKINE函数求解运动学, 求解结果为:

同时得到如图3所示的运动学仿真结果, 从而验证了所推导出的运动学方程正确性。

5 弧焊机器人的逆运动学分析

机器人的逆运动学分析决定机器人控制器的性能, 是以正运动学分析为基础, 进行运动方程反解, 由于参数数量较多, 存在求解的不确定性。针对这种情况, 国内外学者进行了大量的研究, 取得了以下成果:解析法、几何-解析法和数值方法[5,6,7,9]。

解析法针对机器人正运动学方程, 在方程两边逐次增加齐次变换逆矩阵, 分离关节变量进行逐个求解, 具有求解速度快、效率高、便于实时控制等优点;几何-解析法是将空间几何问题分解成平面几何问题, 进而通过平面几何关系获得部分关节位移量, 再利用解析法求解正运动学方程获得其余关节位移量。这两种求解方法较为依赖机器人的几何结构, 且必须满足一定几何条件才有解, 即:三个相邻关节轴相交或三个相邻关节轴平行。而数值解法相比上述两种方法更为通用, 且随着计算机技术发展, 精度也得到了保证, 更适合于机器人控制需要。

在数值解法中, 神经网络数值解法则是应用于机器人逆运动学求解较为成功的一种数值方法, 尤其是径向基神经网络 (RBF) 求解速度快, 花费时间少, 求解精确度高, 能以任意精度逼近任意非线性映射, 从而获得机器人空间位置。

因此, 本文以正运动学结果为训练样本, 用RBF神经网络实现弧焊机器人从工作空间到关节变量空间的非线性映射关系, 进行逆运动学求解。

在进行RBF网络训练的时候, 根据多移动小关节少移动大关节的选取原则[7,9], 在6个关节各自允许转角范围内, 选取1024组数据 (θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6) , 其中, θ1的取值范围为 (-6°, 6°) , θ2的取值范围为 (-7°, 7°) , θ3的取值范围为 (-10°, 10°) , θ4的取值范围为 (-15°, 15°) , θ5的取值范围为 (-30°, 30°) , θ6的取值范围为 (-60°, 60°) , 通过正运动学公式和RPY公式 (α=arctan2 (ny, nx) , α=arctan2 (oz, αz) , , 求取训练网络输入数据 (α, β, γ, px, py, pz) 1024组, 整个网络结构如图4所示, 有6个输入节点, 1个输出节点, 确定不同的映射空间。训练时, 固定其余5个关节角度, 对1个角度进行训练, 获得如图5~图7所示各个角的RBF网络训练图, 可以看出求解过程收敛较快。

对每一个角度分别选定1024组学习样本来依次训练与关节变量相对应的6个网络, 用MATLAB语言对机器人逆运动学解进行神经网络算法仿真, 采用RBF工具箱中的TRAMNMX函数实现对网络的训练, 对训练好的神经网络使用表2中的三组关节角来进行验证。

表2可知, 通过使用径向基神经网络函数对机器人逆运动学求解获得了较为精确的结果, 所得到的网络期望值和实际期望值之间的误差较小, 达到了我们训练的目的。

6 结论

(1) 建立弧焊机器人的D-H连杆坐标系, 获得机器人正运动学方程, 并运用MATLAB机器人工具箱进行仿真验证正运动学方程的正确性。

(2) 采用径向基神经网络对机器人逆运动学求解, 求解速度较快, 且可获得较为准确的结果。

参考文献

[1]蔡自兴.机器人学[M].北京:清华大学出版社, 2000.

[2]谭民.先进机器人控制[M].北京:高等教育出版社, 2007.

[3]李坤, 杨家军.5自由度焊接机械手运动学研究[J].机械工程师, 2007 (4) :20-21

[4]钱东海, 王新峰, 赵伟, 等.基于旋量理论和Paden和子问题的6自由度机器人逆解算法[J].机械工程学报, 2009 (9) :73-81.

[5]李跃息, 张文志, 林平, 等.RBF网络在PUMA560机器人运动学逆解中的应用[J].机械设计与制造, 2009 (7) :94-96.

[6]付西光, 商雨青, 苏中义, 等.基于RBF网络的冗余扫查机器人逆运动学研究[J].中国机械工程, 2006, 17 (17) :1766-1768.

[7]王海鸣.基于神经网络的机器人逆运动学求解[D].合肥:中国科学技术大学, 2008.

[8]谭志飞, 黄辉先.基于Pro/E和ADAMS的机械手运动学仿真[J].机械工程师, 2007 (4) :129-130.

[9]陈平.MOTOMAN-UPJ型机器人运动学研究[D].镇江:江苏大学, 2006.

叉车生产中的FANUC弧焊机器人 第2篇

机器人工作房的布置及主要部件如图1所示, 工作房外形为长方形, 房间由铝合金型材加防弧光PET板搭建而成, 其中遮光板上中下三层为不同颜色, 起到美观及防弧光作用。工作房为全封闭房间, 工作房外侧安装有弧焊专用的除尘器。工作房的门帘为电动快速门帘, 可以快速开启或关闭, 焊接时防护光门帘自动关闭, 焊接完成后自动打开。

焊接房外侧有一个触摸屏操作箱, 可以对系统进行设置和操作。另外, 还有一对手起动盒, 用以操作焊接夹具盒起动机器人进行焊接工作。机器人工作房外观如图2所示。

机器人本体

FANUC Arc Mate 100iB和Arc Mate 100iC/6L系列焊接机器人是标准的六轴机器人, 具有六个自由度, 理论上可以达到运动范围内的任意一点, 其臂展范围分别为1373mm和1632mm, 配以宾采的焊枪, 足以满足本系统的需要。另外, 叉车油箱等工件的焊接对机器人轨迹的重复定位精度有一定要求, 一般应小于0.5mm, 而该机器人可达到0.08mm, 可以满足生产需要。此外, 对设备的自动化程度和零件生产节拍有近乎苛刻的要求, FANUC机器人2000mm/s的直线速度可以大大减少机器人轨迹中空行程所浪费的时间。

其中, FANUC最新款的中空手臂机器人Arc Mate100iC/6L, 它的性能相比老型号机器人有了很大提高, 更适合高强度焊接作业。它和林肯电源PW i400的完美结合, 大大缩短了安装调试时间, 方便维护。

机器人本体外形如图3所示。

FANUC弧焊机器人和林肯焊接电源PW i400之间通讯采用ArcLink XT通讯, 为全数字通讯。相比其他焊机, 同样焊接速度的情况下, 一道焊缝的焊接时间可以节约大约0.4s时间, 正是因为其采用了ArcLink通讯协议。

机器人外轴回转台

外轴回转台采用FANUC标准的二轴变位机 (见图4) , 其负载能力为500kg, 足以满足叉车后桥、油箱的焊接需求。变位机的回转翻转完全由机器人来控制, 在焊接时可以和机器人来协调焊接, 保证焊接质量。

焊接夹具

在叉车焊接的系统中, 最主要的是焊接夹具部分。因为考虑到叉车型号的多样性, 其零部件必然也是多样性的。为了厂商成本考虑及生产效率考虑, FANUC公司设计的夹具可以适用多种不同型号工件 (见图5) 。这样, 一是减少厂商对焊接夹具的投资;二是减少更换夹具的时间, 提高生产效率。

其中, 一副油箱焊接用夹具可以适用三种不同型号油箱的左右油箱, 共六种工件。一副后桥焊接用夹具, 可以适用三种不同型号后桥。一套门架滑块焊接夹具可以适用超过22多种工件。

夹具的防错由硬件和软件来确保万无一失。硬件有不同的夹具头来对应不同的工件。软件方面有机器人通过接触传感功能来区分工件确认启动的程序是否是对应焊接的工件。其原理是利用工件大小的差异性, 机器人做接触传感时所行走的距离大小来区分工件。这样的双保险可以万无一失地确保程序运行的准确性。

电气控制部分

整个工作站的控制都是由机器人控制箱来完成, 利用了FANUC独有的PMC功能来实现逻辑运算, 起到PLC的作用而不使用硬件PLC, 大大降低了系统成本。此外, FANUCR-30iA控制柜可以直接和触摸屏HMI相联接配合使用, 可以直接访问到机器人控制柜里的数据, 比如寄存器、位置寄存器、I/O甚至机器人的错误信息都可以实时地显示在触摸屏上。这样, 可以让操作工在触摸屏上读取信息, 而不需要通过示教器获得。

结语

弧焊机器人 第3篇

目前在汽车转向系统管柱产品的焊接形式中, 焊缝形式主要有整圆周、半圆周、直线及平面一点或几点。管柱产品如图1所示。

管柱焊接方法主要采用的是电弧焊, 一类是熔化极焊, 包括焊条电弧焊和熔化极气体保护焊 (M I G/M A G/CO2) ;另一类是非熔化极类钨极氩弧焊 (TIG) 。还有很少一部分是点焊。

氩弧焊 (TIG) 主要应用于内、外套管类及一些薄板类件的焊接。通常TIG焊采用直流电源, 因为交流电源将破坏电弧稳定性, 在电流过零时, 电弧难以再引燃。其多采用直流反极性 (直流反极性接法是指电极为阳极和工件为阴极) , 主要应用于轴类板类件的焊接。M A G是A r+C O2 (15%20%) 或A r+C O2 (15%) O2 (5%) , 这样混合气体使电弧稳定, 焊缝成形好, 并且提高焊速。还有很少一部分平板类零件采用点焊。

转向管柱MAG焊与TIG焊的比较

1. MAG焊优点

(1) 较高的熔化速度和熔化系数MAG焊熔敷速度是3～5kg/h, 是TIG焊的1 2.5倍;熔化系数比TIG焊大1～3倍, 可提高工效1～2倍。MAG大部分为自动焊, 焊接电流大, 是一种高效、优质、低成本的焊接。

(2) 焊缝中氢含量低, 焊缝抗裂性好MAG焊是一种低氢焊接方法, MAG焊对锈和水分不敏感, 焊缝中产生气孔的倾向小, 焊接接头质量可靠。

(3) 良好的综合力学性能MAG焊采用专门牌号的焊丝增加焊缝金属的掺合金作用, 改善焊法, 焊缝具有良好的综合力学性能。TIG的适用范围广, 大部分为手工焊, 焊接质量高, 因使用氩气, 成本较高。

(4) 变形小MAG焊的焊缝热影响小, 焊接接头变形小, 提高了焊接接头承受有效载荷的能力, 这是TIG焊所不及的。

(5) MAG焊焊缝成形好, 表面缺陷少一次探伤合格率高于TIG焊, 操作容易, 焊工培训周期短。

(6) 成本低M A G焊可以大幅度节约焊材, 由于M A G焊采用小截面坡口, 焊缝截面积可减少35%～50%, 节约35%～50%的填充焊丝。M A G焊可节约大量电能, 其焊机与硅整流弧焊机相比可节约电能平均达37%, 与交流弧焊机相比可节约电能60%以上。M A G焊生产效率高, 减少了清渣和清根的工序, 节省诸多辅助时间和辅助人工。

以上表明M A G焊与T I G焊相比, 焊接总成本降低50%以上。

2. MAG焊的不足之处

M A G焊像其他的焊接方法一样, 有一些不足之处。如单一MAG焊气体时, 焊滴金属飞溅稍大, 抗风力较差, 不能焊接高合金钢和非铁金属。但是MAG焊的缺点可以通过提高焊工的技术水平和改进焊接设备加以解决, 总之M A G焊正在逐步取代T I G焊, 会有更好的焊接质量和经济效益。

弧焊机器人自动焊接技术为汽车制造业带来劳动条件改善、生产能力可控、生产效率更高和产品质量有保证等优点。这一项目实施将有利推动生产、技术、经营管理和各项业务工作。

目前在自动焊接设备中的弧焊机器人, 根据产品的工艺要求, 通常采用C O2 (M A G) 气体保护焊作为主要焊接手段, 在提高焊接质量的同时, 也提高了生产的效率, 并且C O2 (M A G) 气体保护焊能满足不同条件的作业环境, 所以在汽车转向管柱的焊接领域中, C O2 (MAG) 气体保护焊仍然为最佳焊接手段。

3.MAG焊代替TIG焊的趋势

TIG焊的高质量众所皆知, 但生产效率低, 而MAG焊有高熔敷率, 但品质有限。T I G焊接不可避免地和“质量”相关联, 而MAG焊接无可厚非地表示“经济”或“批量”。大多数人一般都认为取其一必舍其另一。甚至说M A G主要是用于高熔敷率而T I G是惟一高质量的焊接工艺。

M A G焊工艺的改进指出, 随着该工艺焊接质量的提高, 以MAG焊代替TIG焊以增进效率将会成为趋势。

(1) 提高钨极惰性气体保护焊的效率即提高熔敷率和焊接速度。

(2) 提高熔化极气体保护焊的质量即把已知的缺陷 (如飞溅等) 降低到极限, 并扩大其应用范围尤其是更小的可焊厚度。

弧焊机器人在转向管柱焊接中的应用

转向管柱这类产品的焊接, 中小企业一直以来都是人工焊接, 安全性能存在很多问题:生产能力不可控, 产品质量不稳定;外观质量不好, 尺寸不稳定, 时常有严重的虚焊现象;生产效率低, 劳动强度高, 操作工人焊接管柱低于100台/人天 (一天8h) ;人力和物力浪费严重;劳动条件差, 弧光辐射及有害气体污染严重。

全球性的竞争不断加剧, 迫使中小企业格外注重开始使用新的更具竞争力的先进技术。除了要选择性价比高的焊接方法, 弧焊机器人自动化必然要代替人工焊接。

夹具快换功能实现柔性化生产

汽车转向管柱类产品的特点是产品品种多, 交货期严格以及每种产品的生命周期短, 正是这一特点决定柔性化的必要性。

机器人系统设计以产品工艺特点及工艺要求为基础, 以设备的生产能力为条件, 以可靠、合理生产为目标, 力求设备做到高柔性, 使设备的性价比达到最高。设计设备时以经济性、安全性、良好的操作性、可靠性作为设计准则, 并把设备的高柔性作为首要追求的目标。系统工作时, 采用人工装卸工件, 机器人焊接, 两个工位交替完成装卸工件及机器人焊接工作。设备夹具具有快速电气、机械、压缩空气更换接口, 能够在极短时间内完成夹具更换工作。系统设计时需考虑扩展性, 有利于以后产品的升级换代。

便捷的夹具快换功能大大提高了设备的利用率, 使用户根据需求可以随时调整, 减少重复性投资和设备闲置。同时, 利用快换功能还可实现在新产品试制和小批量生产阶段先投夹具, 在现有机器人焊接生产线上生产, 批量生产阶段前再投新焊接线, 有助于提高用户的资金利用率。

(1) 整根夹具梁快换的设计和快换方式夹具两侧安装定位销, 变位机法兰一侧采用定位销套, 另一侧采用键槽的定位方式。连接时, 夹具两侧的定位销依靠重力插入销套和键槽中定位, 连接板两侧的翻转螺钉压紧连接板。

(2) 小件夹具及部件快换的设计和快换方式当单根夹具梁上夹具的互换性高时, 可以使用标准快换式夹具梁, 此时夹具梁上的定位销按标准尺寸分布, 小件夹具可用其底板上的标准尺寸定位套与梁配合定位, 使用开口快换垫圈快速夹紧。当夹具需要更换部件以适应不同型号的工件在同一套夹具上生产时, 也可使用同样的结构。

应用上述快换结构, 单套夹具更换时间可控制在10min以内。

实现柔性化弧焊机器人生产线的具体方案

1.技术要求

(1) 针对几个主要系列产品, 确定产品共需弧焊夹具数量。

(2) 这几个系列焊接总成全部由机器人焊接系统完成零部件间的焊接。

(3) 要求达到产品图样所要求的焊接质量。

(4) 现使用一个工作站生产。

(5) 焊接夹具为气动、电控形式;结构尽量简单可靠。

2. 生产节拍

计算依据为焊接速度:10m m/s;上件时间2s/件;夹具夹紧时间2s;机器人移动辅助时间1.5s/次;转台移动时间4s/次。计算结果如下:

(1) 生产纲领:X台/班;Y台/天。

(2) 每天两班工作时间:7.5h/班;设备利用率93%;Z套/月 (21天) 。

(3) 生产节拍:t秒/台 (包括上件时间、焊接时间及设备运转辅助时间) 。

3. 方案布置简图

方案布置如图2、图3、图4所示。

1.莫托曼机器人专用控制柜2.保护气钢瓶3.气体调节器4.保护气软管5.送丝管6.焊丝柜7.送丝机8.焊枪电缆9.标准焊枪10.夹具11.莫托曼机器人12.负极焊接动力电缆13.正极焊接动力电缆14.送丝机控制电缆15.电焊机16.焊接指令电缆

4. 方案布置简图说明

焊接转向柱管的机器人焊接系统由弧焊机器人本体、焊接控制器焊接电源、水平回转工作台、气动系统、夹具、清枪对中装置系统、防护栏以及其他外围设备等构成。

(1) 焊接站工作原理在该系统中有一个焊接工位, 为改善操作者的工作环境并确保操作人员的人身安全设有焊接防护栏。该防护栏设有光电保护、门开关等安全保护装置, 同时与焊接机器人具有联动互锁功能。该系统有一个水平回转工作台 (工位A、工位B) ;每个工位上装有3 4套夹具 (夹具为气动与手动结合的形式) , 每个工位根据夹具情况既可焊接相同的工件也可焊接不同的工件, 夹具具有快速互换性, 工位体由CClink总线连接, 更换时仅需重新连接通信电缆和快插气管, 系统做简单调整即可完成, 既方便又可靠。系统由一台机器人完成焊接, 机器人在工位A内侧夹具顺次进行焊接时, 操作人员可在B工位外侧夹具装卸工件, 然后按下夹具旁配置的预约起动按钮;当机器人在一个工位完成焊接后, 自动转到另一个预约好的工位, 焊接工位与装夹工位的变换由交流变频电动机驱动。按预先编制好的程序实现各个焊缝的寻位、起弧、收弧的整个焊接过程。焊接完成的工位进行180°水平回转, 实现工件的装卸。机器人可以自动按照示教器设定的数量进行焊枪清理。由于采用双工位, 若干套夹具同时工作, 所以工件装卸所需时间不包含在生产节拍内, 可实现高效率生产。

整个工件的焊接分两步在两套夹具上完成, 第一步由机器人本体实现六轴自由旋转, 第二步由交流伺服减速电动机驱动夹具旋转。

(2) 焊接站布置及其操作注意事项先布置一个焊接工作站, 将其位置放在两条物流通道的连接处, 方便物料的运输。

将弧焊工作站以及相关设备、焊接夹具布置在车间的同一侧, 与保留的焊接工位分开, 便于生产的管理、设备的管理维护以及保护人员安全。如果将来焊接工作站增加, 只要按照图2排布即可, 现有的焊接工作站不需要任何改动。

排烟系统使用车间现有的排烟管道, 如有必要再增加一台轴流风机即可。如将来扩大产能, 增加焊接工作站, 只需要将增加的工作站的排烟管道接到现有的主管道即可, 不必再增加其他设备。

在焊接夹具放置区, 做好焊接夹具放置的工位器具, 以及夹具更换运输所需要的运输器具, 使夹具摆放有序, 取放方便, 提高工作效率。

操作区域的安全防护设计。操作区域与工作维护区域是否完全隔离, 是判断安全防护空间是否安全的重要指标。安全围栏的设计中严格要求操作工无法从操作安全区域直接进入到工作维护区域。安全围栏与地面间缝隙小于180m m, 确保维护人员只能从维护门进入工作维护区域。此外, 操作工进出操作安全区域处设还设置了光栅保护。当操作安全区域范围可允许操作工停留时, 必须设区域扫描传感器保护。在操作工的正常操作安全区域与机器人的动作范围重合时, 必须在机器人本体的水平第一轴处增设原点检测传感器。

(3) 夹具的防夹手安全设计如操作工需要安装完一个零件后, 按一个按钮使气缸夹紧, 此操作过程中, 如将手放在夹具上, 容易发生手夹伤事故。为避免此类安全事故, 夹具设计中采用了以下方法:操作工进入安全区域时, 所有夹具控制电磁阀处于中位排气状态, 安装工件散件后, 先手动试压紧, 将压头按在零件上, 所有工件均安装并试压紧后, 再双手按动起动按钮。此时电磁阀为气缸供气, 使气缸夹紧, 检查零件安装夹紧状态, 退出操作安全区域, 按预约起动钮起动焊接。其中, 所有的电磁阀均使用三位五通中位排气型电磁阀, 所有夹紧机构采用带手柄可手动自锁压紧式夹紧机构。

所有夹具的B A S E设计使用统一的定位方式, 与转台连接定位使用统一的快换定位方式, B A S E底部镶有滑条, 在一侧端面开有定位槽, 在转台上有定位销只要沿倒向推动夹具, 使定位销进入定位槽, 即可实现夹具的快速定位。

系统设计以产品工艺特点及工艺要求为基础, 以设备的生产能力为条件, 以可靠、合理生产为目标, 力求设备做到高柔性, 使设备的性价比达到最高。设计设备时以经济性、安全性、良好的操作性、可靠性作为设计准则, 并把设备的高柔性作为首要追求目标。系统工作时, 采用人工装卸工件, 机器人焊接, 两个工位交替完成装卸工件及机器人焊接工作。

5. 焊接站主要设备型号及参数

(1) 弧焊机器人本体:M O T O M A NM A1400, 3kg负载, 首钢莫托曼机器人 (日本) 。

(2) 工作站控制系统:N X100控制器, 能同时控制12个机器人 (日本) 。

(3) 焊接电源:M O T O W E L DS R350全数字焊接电源 (奥地利福尼斯Fronius) 。

(4) 焊枪清理器:BRSCC, 德国BINZEL。

(5) MAG焊接附件:丝及丝筒 (国内专业厂) 。

(6) 电气控制系统:S M C气缸 (松下或西门子) 。

(7) 旋转工作台:德国进口。

(8) 焊接夹具:设计制造。

(9) 防碰撞传感器:带校枪装置 (日本) 。

(10) 安全防护:封闭焊接房, 隔板、光栅。

6. 场地及设施

(1) 电源:三相380V±10%, 50Hz。

(2) 环境温度:室内使用, 室内温度0～45℃。

(3) 相对湿度:20%～80%, 不结露。

(4) 空气介质:无腐蚀性介质, 空气压力0.5±0.1MPa。

7. 弧焊机器人及控制器技术特点

(1) 弧焊机器人系统特点首钢莫托曼机器人有限公司依托日本安川电机M O T O M A N弧焊专用机器人的技术优势, 与全球两大排气系统供应商FAURECIA和T E N N E C O紧密协作, 不断以最新技术推出优质的排气零部件机器人弧焊线和焊接装备, 使其具有技术领先、系统安全可靠和快换性能强的特点。

E A1400机器人将焊枪电缆与焊枪内置在机器人臂中, 避免了焊枪电缆和焊枪与周围物体的相互干扰, 使机器人示教过程变得更为简单, 同时大大增强了焊枪的可达性 (见图5) 。该机器人一经推出, 便迅速在汽车车桥、消声器等排气系统零部件以及座椅骨架等焊接领域受到了好评。多家焊枪生产企业都为该机器人研制了专用焊枪。目前除了空冷焊枪和伺服焊枪进行焊接以外, 还可以使用水冷焊枪实现较高电流的连续

2007年初, M O T O M A NS S A2000型机器人问市。SSA2000在保持EA1400结构优势的基础上大幅提高了轴动作速度, 单轴速度同比最大提高40%, 焊接速度最大可同比提高15%, 成为世界最快的弧焊机器人之一。

2008年底, 安川公司又推出了新一代机器人控制器D X100, 同时将S S A2000机器人进化为世界第一台七轴弧焊专用机器人M O T O M A NV A1400。V A1400在传统工业机器人第一俯仰臂上增加了一个回转关节, 具有冗余的自由度, 使机器人本体的机动性和可达性提升到了前所未有的高度。在保持同一焊枪角度的情况下, 其他手臂可以自由地采用多种姿态, 焊接过程中不会因为本体和夹具的干涉而改变焊枪和工件的夹角。新的七轴机器人为焊接工装设计、生产空间布局以及焊接姿态优化增加了更多的优化空间。

M O T O M A N机器人不断推出的领先技术, 使其目前稳居弧焊机器人世界年销售量首位, 是首钢莫托曼在轿车排气零部件焊接领域广泛应用的技术基础。

(2) NX100控制器有独特的内存Windows®CE编程设备和一个强大的P C架购。该控制器能轻松处理多个任务, 包括四轴机器人和外部设备, 可控制机器人运动, 保持振动控制和最佳路径选择。

8. 弧焊机器人工作站预计总费用

按照以上方案配置一个弧焊机器人工作站, 先进程度足可以与国内一些汽车公司相媲美, 甚至更高些。如2009年一汽轿车新建的整车焊装车间焊接生产线, 其弧焊工作站配置也不过如此。这样的一个弧焊工作站预计总费用约150万180万元。

结语

此系统应用于汽车转向管柱的焊接中, 克服了以往由于手工焊接的不确定性因素对焊接质量造成的影响, 提高了产品质量和可靠性, 降低了工人的劳动强度, 而且还能实现焊接参数的在线调整和焊缝质量的实时控制。由于采用双工位, 每个工作站的两套夹具同时工作, 所以工件装卸所需时间不包含在生产节拍内, 可实现高效率生产。