国产焊接机器人的应用与案例

精品文档 1欢迎下载 一 前景 1 1 低成本竞争的加剧 环境法规的日趋严格 以及从业 人员生产技能的降低 致使制造商承受着越来越大的压力 此外 制造商还面临提高生产力 产品质量及安全水平的 挑战 在这种形式下 采取可持续的制造解决方案是一条 成本效益显著的途径 可实现经济效益 环境效益乃至工 厂总体绩效的全面改善 由于工业自动化的全面发展和科 学技术的不断提高 对工作效率的提高迫在眉睫 单纯的 手工劳作以满足不了工业自动化的要求 因此 必须利用 先进设备生产自动化机械以取代人的劳动 满足工业自动 化的需求 其中工业机械手是其发展过程中的重要产物之 一 它不仅提高了劳动生产的效率 还能代替人类完成高 强度 危险 重复枯燥的工作 减轻人类劳动强度 可以 说是一举两得 在制造行业中 机械手越来越广泛的得到 应用 它可用于零部件的组装 加工工件的焊接 搬运 装卸 尤其是在工作环境高温辐射恶劣焊接使用更为普遍 目前 机械手已发展成为柔性制造系统 FMS 和柔性制造单 元 FMC 中一个重要组成部分 把焊机设备和机械手共同构 成一个柔性加工系统或柔性制造单元 可以节省庞大的工 件输送装置 结构紧凑 而且适应性很强 1 2 焊接机械手应用及发展现状和趋势 目前 我国大多数工厂的生产线上工件的焊接成型仍由 精品文档 2欢迎下载 人工完成 其劳动强度大 生产效率低 而且具有一定的 危险性 已经满足不了生产自动化的发展趋势 为了提高 工作效率 降低成本 并使生产线发展成为柔性制造系统 适 应现代机械行业自动化生产的要求 针对具体生产工艺 结 合加工工件的实际结构 利用机械手技术 设计用一台焊 接机械手代替人工工作 以提高劳动生产率 本机械手主 要与焊接辅机组合最终形成焊接生产工作站 实现加工过 程的自动化和无人化 目前 国内外各种机械手和机械手 的研究成为科研的热点 其研究的现状和大体趋势如下 a 机械结构向模块化 可重构化发展 b 工业机械手控制系统向基于 PC 机的开放型控制器方向 发展 便于标准化 网络化 智能化 器件集成度提高 结构小巧 且采用模块化结构 大大提高了系统的可靠性 易操作性 而且维修方便 c 支持各种焊接工艺 氩弧焊接 CO2 焊接等 1 支持示教编辑 编程更方便 2 XYZU 动作及其各气动部件逻辑关系清晰明了 轴及 IO 可独立或并联控制 支持直线 圆弧插补功能 3 完善的工艺设置参数及指令集 系统运行更平滑顺 畅 本系统支持直线 圆弧 螺旋 三轴空间圆弧插补 四轴 空间圆弧插补 支持三轴圆弧跟随 U 轴 摆焊 2 路 0 10V 电压信号输出 8 路 0 10v 电压输入 跟多电压输出要求 可以扩展 4 控制系统经过严格多项可靠性测试 如 EFT 电快速瞬 精品文档 3欢迎下载 变 脉冲群 EMC 电磁兼容性 ESD 静电放电测试 高低温 震动 跌落等 二 成本及收益 以现有客户实际应用为例 a 目前焊接工人平均 5000 元 月计算 一人操作 1 台焊机 3 班制 人工一年费用 5000 元 9 人 12 月 540000 元 b 采用焊接机械手后一人台机械手工作效率相当于 3 5 名 焊接熟手甚至更多 且普通人员一周即可熟悉使用焊接机 械手了 不需专业人员 采用机械手节省费用 5000 9 12 5000 3 12 360000 元 C 半年即可收回机械手的成本投入 又解决用工难 人员 流动性大的问题 三 广州沃玛四轴焊接机械手 精品文档 4欢迎下载 主要技术参数 精品文档 5欢迎下载 前端为机械手焊接辅机 将待焊接的工件水平摆放在辅机 上 通过尾座压紧工件 工件焊缝起点需要放置在机械手 模拟示教的路径原点上 类似数控加工对原点一个原理 此方案可以实现环缝 直缝 复杂空间路径氩弧 CO2 焊接 工艺 做复杂路径焊接时 只需要让机械手在工件的需焊 接位置模拟行走一遍 就可以自动生成工件的加工路径文 件 文件还可以用 U 盘进行导出 1 采用进口伺服电机作驱动 传动丝杆导轨 夹具气动 元件均用进口产品 以保证机械手的低故障率 2 焊接机械手辅助机械也是采用伺服定位控制 自动进 行工件翻转变位等 3 采用落地式安装 大大提高了机器的灵活性 3 2 机械手核心控制系统 精品文档 6欢迎下载 用户操作系统屏 界面自主开发 我司自主研发机械手核心运动控制系统 精品文档 7欢迎下载 系统以高速高精度指标为要求 分析系统的传动链动态特征 对影响这些动态特性的参数进行相关性及敏感性分析 采用多目标 优化算法优化结构及尺寸参数 用有限元思想建立交流伺服电机 机 器人弹性部件系统的动态耦合模型 并根据该模型计算 分析系统 的动态响应 采用有效的轨迹规划算法和振动抑制算法来合理的提 高机器人的速度 采用 IPC 控制卡开放式控制结构 基于 windows 的友好人机界面接口 方便易用的编程示教系统 使机器人的各项 性能指标达到国际先进水平 机器特点 1 采用示教型编程方式 只要用手动按焊接轨迹走一次 系统自动 记录焊接轨迹 大大节省编程时间 学习简单 2 控制系统采用日本专用运动控制芯片技术可实现 4 8 轴联动 高 速运行时稳定性高 3 执行部分采用交流伺服电机或 实现高精度 高速运行 稳定性 高等特点 4 传动部分采用精密滚珠丝杆提高了重复定位精度和使用寿命 5 导轨采用进口直线导轨 提高重复定位精度和使用寿命和降低机 器噪音 6 安装方式采用落地式安装 大大提高了机器的灵活性 精品文档 8欢迎下载 7 机器操作简单稳定性高 只需普通工人就能够操作 无需专业焊 工 8 该焊接机械手的价格只是进口机械手的 30 大大降低的使用成本 是真正用的起的机械手 二 系统基本参数 1 示教 手动编程 点动功能 支持步进驱动器或伺服驱动器 2 示教速度 高速 中速 低速 微动 24 路输入端口 12 路输 出端口 3 系统默认 128M 加工文件内存 100 个调用子函数 可根据自己 的要求自行设定加工名 支持 U 盘导入 导出加工文件 4 空移速度 加工速度 加速度 回原点速度 示教速度 回原点 各轴顺序 方向均设定 5 直线插补 圆弧插补 螺旋插补 空间圆弧 椭圆插补 椭圆螺 旋插补 电子凸轮 电子齿轮 同步跟踪 运动叠加 虚拟轴 硬 件位置锁存 位置比较输出 连续插补 速度前瞻 运动暂停 动 态变速 动态修改目标位置 动态修改坐标等 精品文档 9欢迎下载 四 机械手的操作及作业流程说明 指令说明 精品文档 10欢迎下载 五 总结实现焊接机械手自动化生产的理由 1 机械手可以降低运营成本 2 机械手可以提升产品质量与一致性 3 机械手可以改善员工工作质量 4 机械手可以扩大产量 5 机械手可以增强生产柔性 6 机械手可以减少原料浪费 提高成品率 7 机械手对于满足安全法规 改善健康