國產(chǎn)焊接機(jī)器人的應(yīng)用與案例

1、焊接機(jī)械手技術(shù)方案一、前景:1.1 低成本競爭的加劇，環(huán)境法規(guī)的日趨嚴(yán)格，以及從業(yè)人員生產(chǎn)技能的降低，致使制造商承受著越來越大的壓力。此外，制造商還面臨提高生產(chǎn)力、產(chǎn)品質(zhì)量及安全水平的挑戰(zhàn)。在這種形式下，采取可持續(xù)的制造解決方案是一條成本效益顯著的途徑，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益乃至工廠總體績效的全面改善。由于工業(yè)自動化的全面發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，對工作效率的提高迫在眉睫。單純的手工勞作以滿足不了工業(yè)自動化的要求，因此，必須利用先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)自動化機(jī)械以取代人的勞動，滿足工業(yè)自動化的需求。其中工業(yè)機(jī)械手是其發(fā)展過程中的重要產(chǎn)物之一，它不僅提高了勞動生產(chǎn)的效率，還能代替人類完成高強(qiáng)度、危險、重復(fù)

2、枯燥的工作，減輕人類勞動強(qiáng)度，可以說是一舉兩得。在制造行業(yè)中，機(jī)械手越來越廣泛的得到應(yīng)用，它可用于零部件的組裝，加工工件的焊接、搬運(yùn)、裝卸，尤其是在工作環(huán)境高溫輻射惡劣焊接使用更為普遍。目前，機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個重要組成部分。把焊機(jī)設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強(qiáng)。1.2焊接機(jī)械手應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 目前，我國大多數(shù)工廠的生產(chǎn)線上工件的焊接成型仍由人工完成，其勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低，而且具有一定的危險性，已經(jīng)滿足不了生產(chǎn)自動化的發(fā)展趨勢。為了提高工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成

3、為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)自動化生產(chǎn)的要求,針對具體生產(chǎn)工藝,結(jié)合加工工件的實(shí)際結(jié)構(gòu)，利用機(jī)械手技術(shù)，設(shè)計用一臺焊接機(jī)械手代替人工工作，以提高勞動生產(chǎn)率。本機(jī)械手主要與焊接輔機(jī)組合最終形成焊接生產(chǎn)工作站，實(shí)現(xiàn)加工過程的自動化和無人化。目前，國內(nèi)外各種機(jī)械手和機(jī)械手的研究成為科研的熱點(diǎn)，其研究的現(xiàn)狀和大體趨勢如下：a機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。b工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化；器件集成度提高，結(jié)構(gòu)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性，而且維修方便。c支持各種焊接工藝（氬弧焊接,CO2焊接等）。1. 支持示教編輯，編程

4、更方便。2. XYZU動作及其各氣動部件邏輯關(guān)系清晰明了，軸及IO可獨(dú)立或并聯(lián)控制（支持直線、圓弧插補(bǔ)功能）。3：完善的工藝設(shè)置參數(shù)及指令集，系統(tǒng)運(yùn)行更平滑順暢。本系統(tǒng)支持直線,圓弧,螺旋, 三軸空間圓弧插補(bǔ),四軸空間圓弧插補(bǔ)，支持三軸圓弧跟隨U軸，擺焊。2路0-10V電壓信號輸出。8路0-10v電壓輸入。跟多電壓輸出要求.可以擴(kuò)展。4：控制系統(tǒng)經(jīng)過嚴(yán)格多項可靠性測試，如EFT（電快速瞬變/脈沖群）、EMC（電磁兼容性）、ESD（靜電放電測試）、高低溫、震動、跌落等。二、成本及收益：以現(xiàn)有客戶實(shí)際應(yīng)用為例：a:目前焊接工人平均5000元/月計算，一人操作1臺焊機(jī)，3班制：人工一年費(fèi)用：5000

5、元×9（人）×12（月）=540000元。b:采用焊接機(jī)械手后一人臺機(jī)械手工作效率相當(dāng)于3-5名焊接熟手甚至更多，且普通人員一周即可熟悉使用焊接機(jī)械手了，不需專業(yè)人員。采用機(jī)械手節(jié)省費(fèi)用：（5000*9*12）-（5000*3*12）=360000元C:半年即可收回機(jī)械手的成本投入，又解決用工難，人員流動性大的問題。三、廣州沃瑪四軸焊接機(jī)械手主要技術(shù)參數(shù)：前端為機(jī)械手焊接輔機(jī)：將待焊接的工件水平擺放在輔機(jī)上，通過尾座壓緊工件，工件焊縫起點(diǎn)需要放置在機(jī)械手模擬示教的路徑原點(diǎn)上（類似數(shù)控加工對原點(diǎn)一個原理）。此方案可以實(shí)現(xiàn)環(huán)縫、直縫、復(fù)雜空間路徑氬弧、CO2焊接工藝。做復(fù)雜路徑

6、焊接時，只需要讓機(jī)械手在工件的需焊接位置模擬行走一遍，就可以自動生成工件的加工路徑文件，文件還可以用U盤進(jìn)行導(dǎo)出。1、 采用進(jìn)口伺服電機(jī)作驅(qū)動。傳動絲桿導(dǎo)軌、夾具氣動元件均用進(jìn)口產(chǎn)品，以保證機(jī)械手的低故障率。2、 焊接機(jī)械手輔助機(jī)械也是采用伺服定位控制，自動進(jìn)行工件翻轉(zhuǎn)變位等。3、 采用落地式安裝，大大提高了機(jī)器的靈活性。3.2機(jī)械手核心控制系統(tǒng)： 用戶操作系統(tǒng)屏（界面自主開發(fā)） 我司自主研發(fā)機(jī)械手核心運(yùn)動控制系統(tǒng)系統(tǒng)以高速高精度指標(biāo)為要求，分析系統(tǒng)的傳動鏈動態(tài)特征，對影響這些動態(tài)特性的參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性及敏感性分析，采用多目標(biāo)優(yōu)化算法優(yōu)化結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)。用有限元思想建立交流伺服電機(jī)-機(jī)器人彈性部

7、件系統(tǒng)的動態(tài)耦合模型，并根據(jù)該模型計算、分析系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。采用有效的軌跡規(guī)劃算法和振動抑制算法來合理的提高機(jī)器人的速度。采用IPC+控制卡開放式控制結(jié)構(gòu)，基于windows的友好人機(jī)界面接口，方便易用的編程示教系統(tǒng)，使機(jī)器人的各項性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。機(jī)器特點(diǎn)：1、采用示教型編程方式，只要用手動按焊接軌跡走一次，系統(tǒng)自動記錄焊接軌跡。大大節(jié)省編程時間，學(xué)習(xí)簡單。2、控制系統(tǒng)采用日本專用運(yùn)動控制芯片技術(shù)可實(shí)現(xiàn)4-8軸聯(lián)動，高速運(yùn)行時穩(wěn)定性高。3、執(zhí)行部分采用交流伺服電機(jī)或，實(shí)現(xiàn)高精度、高速運(yùn)行、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。4、傳動部分采用精密滾珠絲桿提高了重復(fù)定位精度和使用壽命。5、導(dǎo)軌采用進(jìn)口直線導(dǎo)

8、軌，提高重復(fù)定位精度和使用壽命和降低機(jī)器噪音。6、安裝方式采用落地式安裝，大大提高了機(jī)器的靈活性。7、機(jī)器操作簡單穩(wěn)定性高，只需普通工人就能夠操作，無需專業(yè)焊工。8、該焊接機(jī)械手的價格只是進(jìn)口機(jī)械手的30%大大降低的使用成本，是真正用的起的機(jī)械手。 二、系統(tǒng)基本參數(shù)1、示教、手動編程；點(diǎn)動功能；支持步進(jìn)驅(qū)動器或伺服驅(qū)動器2、示教速度：高速、中速、低速、微動，24路輸入端口，12路輸出端口3、系統(tǒng)默認(rèn)128M加工文件內(nèi)存；100個調(diào)用子函數(shù)，可根據(jù)自己的要求自行設(shè)定加工名，支持U盤導(dǎo)入導(dǎo)出加工文件。4、空移速度，加工速度，加速度，回原點(diǎn)速度，示教速度，回原點(diǎn)各軸順序方向均設(shè)定。5、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺旋插補(bǔ)、空間圓弧、橢圓插補(bǔ)、橢圓螺旋插補(bǔ)、電子凸輪、電子齒輪、同步跟蹤、運(yùn)動疊加、虛擬軸、硬件位置鎖存、位置比較輸出、連續(xù)插補(bǔ)、速度前瞻、運(yùn)動暫停、動態(tài)變速、動態(tài)修改目標(biāo)位置、動態(tài)修改坐標(biāo)等。四機(jī)械手的操作及作業(yè)流程說明:指令說明:五.總結(jié)實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)械手自動化生產(chǎn)的理由:1.機(jī)械手可以降低運(yùn)營成本 2.機(jī)械手可以提升產(chǎn)品質(zhì)量與一致性 3.機(jī)械手可以改善員工工作質(zhì)量 4.機(jī)械手可以擴(kuò)大產(chǎn)