十三数控技术在焊接中的应用PPT课件

焊工工艺学 1 HG6 第十三章数控技术在焊接中的应用 1 了解焊接自动控制的基本知识 2 掌握电弧焊自动控制技术 3 掌握焊接机器人的组成及应用 4 熟悉焊接生产线的组成和特点 2 HG6 第一节焊接自动化控制概述 1 控制与控制系统 图13 1焊接转台转速的控制示意图 一 基本概念 3 HG6 第一节焊接自动化控制概述 2 自动控制与自动控制系统 图13 2人工控制的恒温箱示意图 4 HG6 第一节焊接自动化控制概述 1 测量前者靠操作者的眼睛 而后者靠热电偶 传感器 的检测 2 比较前者靠操作者的头脑 而后者靠自动控制器 比较电路 3 调整前者靠操作者的手 而后者靠电动机 机械调节机构 图13 4系统框图 3 系统的框图 5 HG6 第一节焊接自动化控制概述 图13 6框图的求和点与分支点 图13 7恒温箱自动控制系统框图 二 反馈控制原理 6 HG6 第一节焊接自动化控制概述 图13 8反馈控制系统的标准化框图 1 按给定量的变化规律分类 三 焊接自动控制系统的分类 7 HG6 第一节焊接自动化控制概述 1 恒值控制系统系统的输入 给定 量为恒定值 对应的输出量也保持恒定 该系统为恒值控制系统 2 程序控制系统输入量和输出量按预定程序变化的系统称为程序控制系统 3 随动系统输出量能够迅速而准确地跟随变化着的输入量的系统 称为随动系统 1 连续系统系统内各处的信号都以连续的模拟量传递的系统 称为连续系统 其运动方程可以用微分方程来描述 2 按系统中的信号特征分类 8 HG6 第一节焊接自动化控制概述 2 离散系统系统内某处或数处信号是以脉冲序列或数码形式传递的系统称为离散系统 其运动方程只能用差分方程来描述 四 自动控制系统的基本特征 1 稳定性2 稳定精度3 动态品质 9 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 1 原理模糊控制是运用语言变量和模糊集合理论形成控制算法的一种控制 属于智能控制策略 图13 9基本模糊控制器框图 一 焊接自动化中常用控制策略 1 模糊控制在焊接中的应用 10 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 图13 10GMAW焊机模糊控制系统原理框图 11 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 2 应用在日本 熔化极气体保护焊 GMAW 设备中用微机对焊丝伸出长度产生的干扰进行模糊控制 其模糊控制系统原理框图 如图13 10所示 1 当焊丝伸出长度变化时 能保持焊接熔深的不变 2 当焊丝伸出长变化时 还能保持电弧电压的稳定不变 图13 11模糊控制焊丝送丝速度的 12 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 1 ANN的基本属性1 非线性 2 非局域性 3 非定常性 图13 13人工神经元素示意图 2 神经网络在焊接中的应用 13 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 图13 14控制模型 2 应用举例CO2气体保护焊接过程神经网络控制模型如图13 14所示 14 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 表13 1神经网络控制器的训练样本 1 专家系统特征1 启发性 2 透明性 3 灵活性 4 符号推理 3 焊接专家系统 15 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 2 专家系统结构 图13 15专家系统的一般流行结构 16 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 1 知识库 2 综合数据库 3 推理机 4 解释程序 5 知识获取程序 6 人机接口 3 知识获取知识获取是指从一个或多个知识源发现 吸收 构造和组织知识 使之形成系统知识库的过程 1 人工知识获取方法 2 半自动知识获取方法 17 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 图13 16人工知识获取过程 4 应用举例1 QHWES通用型弧焊工艺专家系统系清华大学研制 系统主要功能 包括产品焊接工艺编制 焊接工艺设计 焊接工艺管理 知识库维护 焊接工艺相关知识咨询 焊接材料用量及成本计算 18 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 系统主要特点 包括提供了较强的知识获取接口 用户不仅能够自如处理常规知识 如焊接参数设计知识 而且能够处理与推理过程的控制相关的知识 如对焊接工艺进行优选的知识 软件的整个推理体系也十分灵活 因此 该系统已具备了骨架系统特点 为用户提供了较强的再开发能力 使系统具有良好的适应性 此外 系统能够完整解释其推理过程 适用范围 电弧焊 2 Weldexcell焊接工艺制定与实时监控专家系统 19 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 功能及特点 该软件分为离线工艺制定与在线工艺监控两部分功能 在离线状态下 可完成焊接工艺规划 含绘制焊缝符号 进行焊接接头设计 选择焊接材料 计算预热温度 编制WPS等 此时程序将向用户询问材料类型 焊件厚度等一系列信息 生成的工艺将被直接送往车间的机器人焊接控制器 适用范围 船舶业的机器人焊接 图13 18混合结构拓扑关系分类 4 智能混合系统 20 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 1 组合其明显特征是 串行 方式 各独立的智能元素按顺序地完成各自任务 其中的一个智能元素的输出是另一个的输入 以最后一个智能元素的输出作为系统的最终输出 2 集成 集成 多种智能元素组成 集成系统 可以帮助决定系统的整体行为 3 融合其结果是形态上系统具备每个元素的特点 又以某元素的特征为主 运行中系统以一种不同任何单一元素的新的机制运行 即这种机制是 融合 各元素的算法层次上的特点的新机制 21 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 4 关联真正灵活的智能系统需要一个分布式结构 其中各个元素既可以独立工作 又可以协同工作 图13 19各类混合结构的概念关系 22 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 1 弧焊电源的输出外特性控制 图13 20弧焊电源的外特性 二 弧焊电源的输出特性控制 23 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 1 a点为空载电压55V 2 bc段用以控制维弧电流 3 cd段用以确定弧长 4 de段用以使电弧保持恒定的脉冲电流 5 ef段和fg段用以控制短路电流 以保证短路起弧 1 焊接电弧能随时自行确定脉冲时间及维弧时间 使得在很宽广的电流调节范围内 脉冲频率的改变不大 2 弧长能精确地自动控制 其数值由多折线外特性上c点的参数来调节 24 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 3 维弧电流小 脉冲电流大 脉冲效果明显 焊接过程稳定 焊缝成形优良 4 可用于射流过渡焊接铝及其合金 比亚射流过渡更为优越 图13 22典型的短路过程电流波形 2 弧焊电源的微机波形控制技术 25 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 1 波形控制原理在CO2气体保护焊与MAG焊的短弧焊接过程中 实时检测电弧电压瞬时值 可以有效地控制在熔滴短路过渡和电弧燃烧阶段时的焊接电流波形 来抑制焊接飞溅 1 在燃弧期间先施加一个电流脉冲 其幅度与宽度均事先设定 来产生一定大小的熔滴 然后电流便降低到临界值之下 此时电磁力小于表面张力 对 1 6mm焊丝的CO2气体保护焊来说 此临界值约290A 实际采用100 150A 为熔滴与熔池短路作好准备 同时在燃弧期间的后期 减小电流亦有助于减少熔滴不规则的飘摆 26 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 2 熔滴与熔池接触短路后形成液体金属小桥 此时焊接电流产生的电磁力促使熔滴与焊丝分离 为使熔滴比较柔和地过渡到熔池 所以在短路瞬间就立即下降短路电流或在短路前后维持电流不变 经1 2ms延时后 再使短路电流适当线性增长 这样也便于短路结束后电弧重新引燃 图13 23C 气体保护焊焊接过程实测焊接 27 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 表13 2采用电流波形控制与普遍平特性控制的实验结果 28 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 图13 24各种焊接电源的飞溅试验情况 29 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 2 应用逆变式CO2气体保护焊焊机微机控制 由于晶体管式逆变器的动态响应极好 其控制频率可高达100kHz 开关速度0 3 5 s左右 熔滴短路的时间在3 5ms左右 所以特别适合用于焊接电流波形控制 三 电弧焊的自动跟踪控制 30 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 表13 3焊缝自动跟踪传感器的原理 特点 1 光电传感器 31 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 图13 25接触式光电跟踪示意图 32 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 1 接触式光电传感器这类传感器与非接触光电传感器相比 具有安装方便 成本低 抗干扰能力强的特点 但也存在探针易磨损的不足 2 非接触式光电传感器非接触式光电传感器的结构形式很多 这里仅举一例说明这类传感器的应用 图13 26跟踪棱边光电跟踪示意图 33 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 图13 27横向跟踪原理图 34 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 图13 28高度跟踪原理图 35 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 1 摆动扫描电弧传感器 图13 29焊枪与焊件之间变化时电流的变化 2 电弧传感器 36 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 1 电弧自身就是传感器 不需要在焊枪附近另加传感器 焊枪结构简单紧凑 焊接性好 2 便于获得实时跟踪信息 进行实时跟踪控制 3 不受弧光 弧热 磁场 飞溅 变形等因素干扰 4 可适应的焊接接头形式有V形坡口焊缝 角焊缝 船行焊缝 搭接焊缝等 跟踪精度为0 2 1mm 2 旋转电弧传感器 图13 30焊枪对中情况 37 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 图13 31旋转运动电弧传感器 38 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 1 导电杆转动方式 2 导电杆圆锥运动方式 1 跟踪辅助图像用激光作辅助光源 通过光导纤维束在焊枪的前方以45 方向斜射到焊件上 如图13 32所示 2 跟踪电弧图像由于跟踪辅助图像的方法不能直接反应焊丝和熔池的当前位置 要产生导前误差 因此跟踪精度不够理想 而且需要辅助光源 增加了设备的复杂性 图13 32辅助图像摄像跟踪系统 3 视觉传感器 39 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 四 电弧焊过程参数的适应控制 图13 34红外测温仪取信号 1 电弧焊过程主要焊接参数的适应控制2 焊缝熔深的适应控制 40 HG6 第二节电弧焊的自动控制技术 1 红外传感法这是目前研究应用较多的一种方法 2 视觉传感法首先 通过实验得出在一定条件下熔池的形状和尺寸与熔深的关系 然后利用CCD摄像机等直接摄取熔池的正面图像 经过微机图像处理获取控制信息 实现对熔深等的控制 41 HG6 第三节焊接机器人技术 1 概述 表13 4机器人的分代 一 焊接机器人基础 42 HG6 第三节焊接机器人技术 图13 35机器人结构框图 43 HG6 第三节焊接机器人技术 1 操作机操作机由机座 如是移动式机器人其机座上还有行走机构 手臂和手腕 传动机构 驱动系统等组成 其功能是使手腕具有某种工作空间 机器人执行任务时 其腕轴交点能在空间活动的范围 并调整手腕 使末端执行器实现作业任务要求的动作 如图13 36所示 2 末端执行器末端执行器装在操作机手腕的前端 称机械接口 用以直接执行工作任务 3 传感器系统机器人所用传感器又分为内部传感器和外部传感器二类 2 机器人的构成 44 HG6 第三节焊接机器人技术 4 控制器是专用计算机 相当于机器人的大脑 它以计算机程序方式来完成给定任务 图13 36操作机机械结构 45 HG6 第三节焊接机器人技术 1 示教再现为使机器人完成规定的任务 在工作前由操作者把作业要求的内容 如机器人的运行轨迹 作业顺序 工艺条件等 预先教给机器人 进行这种操作称为示教 2 离线编程机器人离线编程 OLP Off Line Programming 系统是利用计算机图形学的成果 建立起机器人及其工作环境的几何模型 再利用一些规划算法 通过对图形的控制和操作 在离线的情况下进行轨迹规划 3 机器人的示教及编程语言 46 HG6 第三节焊接机器人技术 1 可减少机器人非工作时间 当对下一个任务进行编程时 机器人仍可在生产线上工作 2 使编程者远离危险的工作环境 3 使用范围广 可以对各种机器人进行编程 4 便于和CAD CAM系统结合 做到CAD CAM ROBOTICS一体化 5 可使用高级计算机编程语言对复杂任务进行编程 6 便于修改机器人程序 3 编程语言机器人编程语言主要有面向机器人的编程语言与面向任务的编程语言两类 47 HG6 第三节焊接机器人技术 1 面向机器人的编程语言 2 面向任务的机器人编程语言 1 机器人取代了笨重 单调 重复的体力劳动 2 能更好的保证点焊质量 3 可长时间重复工作 提高生产率30 以上 4 组成柔性自动生产系统 FMS 特别适应新产品开发和多品种生产 增强企业的应变能力 图13 37点焊机器人 二 焊接机器人的分类和特点 1 点焊机器人 48 HG6 第三节焊接机器人技术 图13 38弧焊机器人 49 HG6 第三节焊接机器人技术 1 点焊作业一般可采用点位控制 PTP 其定位精度应 1mm 2 必须使点焊机器人可达到的工作空间大于焊接所需的工作空间 该空间由焊点位置及焊点数量确定 3 按焊件形状 种类 焊缝位置选用机器人末端执行器 即垂直及近于垂直的焊缝选C形焊钳 水平及水平倾斜的焊缝选用X形焊钳 2 弧焊机器人 三 焊接工艺对机器人的基本要求 1 点焊工艺对机器人的基本要求 50 HG6 第三节焊接机器人技术 4 根据选用的焊钳结构 分离式 一体式 内藏式 形式 焊件材质与厚度及焊接电流波形 工频交流 逆变式直流等 来选取适当抓重 腕部最大负荷 的点焊机器人 通常抓重为50 120kg 5 机器人应具有较高的抗干扰能力和可靠性 平均无故障工作时间应超过2000h 平均修复时间不大于30min 具有较强的故障自诊断功能 例如可发现电极与焊件发生 粘接 而无法脱开的危险情况 并能做出电极沿焊件表面反复扭转直至故障消除 51 HG6 第三节焊接机器人技术 6 点焊机器人示教记忆容量 控制器计算机可存储的位置 姿态 顺序 速度等信息的容量 编程容量 通常用时间或位置点数来表示 应大于1000点 7 机器人应具有较高的点焊速度 例如 每分钟60点以上 它可保证单点焊接时间 含加压 焊接 维持 休息 移位等点焊循环 与生产线物流速度匹配 且其中50mm短距离 焊点间距 移动的定位时间应缩短在0 4s内 2 弧焊工艺对机器人的基本要求1 弧焊作业均采用连续路径控制 CP 其定位精度应 0 5mm 52 HG6 第三节焊接机器人技术 2 必须使弧焊机器人可达到的工作空间 大于焊接所需的工作空间 经常将机器人悬挂起来或安装在运载小车上使用 3 按焊件材质 焊接电源 弧焊方法选择合适种类的机器人 例如 碳素钢一般选CO2 MAG弧焊机器人 不锈钢选MIG弧焊机器人 铝材选脉冲TIG弧焊机器人或MIG弧焊机器人等 4 弧焊机器人应具有以下重要相关功能 防碰撞及焊枪矫正 焊缝自动跟踪 熔透控制 焊缝始端检出 定点摆弧及摆动焊接 多层焊 清枪剪丝等 53 HG6 第三节焊接机器人技术 5 机器人应具有较高的抗干扰能力和可靠性 平均无故障工作时间应超过2000h 平均修复时间小于30min 在额定负载和工作速度下连续运行120h 工作应正常 并有较强的故障自诊断功能 例如 粘丝 断弧 故障显示和处理等 6 弧焊机器人示教记忆容量应大于5000点 7 弧焊机器人的抓重一般为5 20kg 经常选用8kg左右 8 在弧焊作业中焊接速度及其稳定性是重要指标 一般情况下焊接速度约取5 50mm s 只有在薄板高速MAG焊中 焊接速度可能高达4m min以上 54 HG6 第三节焊接机器人技术 9 离线示教方式的选择 这是由于弧焊工艺复杂 示教工作量大 现场示教会占用大量生产时间 因此弧焊机器人必须具有离线编程功能 图13 39直角坐标系机器人 四 焊接机器人系统 1 机器人的机械结构 55 HG6 第三节焊接机器人技术 图13 40圆柱坐标系机器人 56 HG6 第三节焊接机器人技术 图13 42多关节机器人 57 HG6 第三节焊接机器人技术 2 焊接机器人系统的组成 图13 43焊接机器人系统构成示意图 58 HG6 第三节焊接机器人技术 图13 44焊接机器人组成 1 弧焊电源1 外特性控制 59 HG6 第三节焊接机器人技术 2 动特性控制 3 预置焊接参数 4 对焊接电流波形进行控制 5 具有与中央计算机双向通信的能力 图13 45机器人逆变式弧焊电源系统组成框图 60 HG6 第三节焊接机器人技术 2 焊接传感器当前最普及的焊缝跟踪传感器为电弧传感器 还有较后采用的光学传感器这种电弧传感器是利用焊接电极与焊件之间的距离变化 能引起电弧电流或电压变化这一物理现象来检测坡口中心 因不占用额外的空间而使机器人可达性好 3 光学传感器1 获取的信息量大 精度高 可以精确地获得接头截面几何形状和空间位置姿态信息 可同时用于接头的自动跟踪以及焊接过程的焊接参数控制 还可用于焊后的接头外观检查 61 HG6 第三节焊接机器人技术 2 检测空间范围大 误差容限大 焊接之前可以在较大范围内寻找接头 3 可自动检测和选定焊接的起点和终点 判断定位焊焊缝等特征 4 通用性好 适用于各种接头类型的自动跟踪和参数适应控制 还可用于多层焊的焊道自动规划 图13 46激光扫描视觉传感器的结构 62 HG6 第三节焊接机器人技术 图13 47点焊机器人焊接循环 1 点焊过程时序控制 顺序控制顶压 加压 焊接 维持 休止 每一程序周波数设定范围0 99 误差为0 如图13 47所示 3 控制器 63 HG6 第三节焊接机器人技术 2 可实现焊接电流波形的调制 且其恒流控制精度在1 2 3 可同时存储多套焊接参数 4 可自动进行电极磨损后的阶梯电流补偿 记录焊点数并预报电极寿命 5 具有故障自检功能 对晶闸管超温 晶闸管单管导通 变压器超温 计算机 水压 气压 电极粘接等故障进行显示和报警 直至自动停机 6 可实现与机器人控制器及示教盒的通信联系 提供单加压和机器人示教功能 64 HG6 第三节焊接机器人技术 7 断电保护功能 系统断电后内存数据不会丢失 1 中央结构型这种结构将点焊控制器作为一个模块安装在机器人控制器内 由主计算机统一管理并为焊接模块提供数据 焊接过程控制由焊接模块完成 2 分散结构型点焊控制器与机器人控制器分开设置 二者采用应答式通信关系 3 群控系统将多台点焊机器人焊机与群控计算机相联 以便对同时通电的数台焊机进行控制 1 改进传统的人机操作模式 提供友好的人 机对话界面 65 HG6 第三节焊接机器人技术 2 根据所焊材质 厚度 焊接电流波形 即焊机类型 研制 集成专家系统 ES 人工神经网络 ANN 模糊技术 Fuzzy 等诸多人工智能方法相混合的点焊工艺设计与接头质量预测的智能混合系统 偏重于软件方面实现机器人点焊质量控制 基于多传感器信息融合技术 偏重于硬件方面实现机器人点焊多参数联合质量控制 1 能承受频繁加减速时的瞬时负载 额定值的3 4倍 2 电动机的惯性小 具有快速响应特性 3 转矩脉动小 摩擦损耗小 电动机效率较高 4 机器人驱动系统 66 HG6 第三节焊接机器人技术 4 体积小 重量轻 5 具有足够长的使用寿命 1 滤波部分为了把上位指令值细分 通过滤波使指令曲线成为与负载对应的平滑变化的指令曲线 2 位置控制器以滤波环节输出的位置指令值与位置检测器送出的位置反馈信号为基础 来进行位置控制 在运算方式上常采用PID控制算法 3 速度控制器以位置控制器送出的速度指令值与位置检测器送出 并经过时间微分后的速度信号为基础来进行速度控制 其控制方式常采用PID方式 67 HG6 第三节焊接机器人技术 4 电流控制器以速度控制器送出的电流指令值与电动机电流的反馈信号为基础 来进行电流控制 其控制方式常采用PID方式 图13 48电动机伺服系统框图 68 HG6 第三节焊接机器人技术 1 箱底结构及焊接工艺要求铝合金储箱箱底是椭圆球球面组件 2 机器人焊接系统根据焊接要求 确定了机器人焊接系统 1 机器人本体 2 机器人控制器 3 焊接变位机 五 焊接机器人的应用 1 机器人电阻点焊2 铝合金储箱箱底拼焊的机器人焊接 69 HG6 第三节焊接机器人技术 图13 49铝合金储箱箱底结构 70 HG6 第三节焊接机器人技术 4 TIG焊焊接电源 5 送丝机构 71 HG6 第四节焊接生产线 1 焊接自动化的发展及其主要内容焊接自动化发展历程如图13 51所示 1 多机器人 传输装置 变位机 检测装置等构成的加工系统 2 CAD CAM系统 包括焊接产品设计 产品工艺设计 以及加工工序 加工过程 加工质量的计算机控制 3 计算机管理系统实质上是一个有机的信息收集 处理 分析 决策控制系统 一 焊接生产线概述 1 焊接生产的自动化 72 HG6 第四节焊接生产线 图13 51焊接自动化发展框图 2 焊接自动化的关键技术 73 HG6 第四节焊接生产线 1 带有传感器的自动控制技术 高速 高响应度 高精度的焊丝送给控制技术 触和非接触式的焊缝自动跟踪技术 熔透和焊接质量控制技术 高适应性 高性能 高精度焊接电源控制技术 能适应各种焊接接头和各种焊接空间位置的焊接参数自适应控制技术 各类焊缝的在线和焊后自动检测技术 74 HG6 第四节焊接生产线 2 机器人技术 各类能适应各种焊接方法和各类产品的焊接机器人 焊接机器人和变位机的联动技术 焊接机器人高效示教 自动示教和焊件定位有偏差可自动修正技术 多台焊接机器人协调动作技术 一台焊接机器人可自动快速更换多种焊枪 焊钳技术 3 系统技术 CAD CAM系统技术 能实现计算机设计产品 焊接工艺并能进行机器人离线示教和自动示教 焊接过程和焊接生产的仿真技术 焊接生产的集成技术 算机生产过程分析和管理技术 2 焊接生产的类别及特点 75 HG6 第四节焊接生产线 1 单件小批生产同一产品生产数量少 产品结构经常变化 并且事先难以确定重复生产数量 2 中批生产一段时期内生产一定数量的同一产品 周期性地转换生产若干种产品 每种产品具有一定批量 3 大批和大量生产在相当长一段时间内只生产同一种产品 生产量很大 图13 52焊接生产线主要工序及设备 二 焊接生产线的基本组成 76 HG6 第四节焊接生产线 1 提高材料预处理与备料工序的机械化 自动化 2 采用先进的高效焊接工艺 研制各种专用自动焊焊机 实现焊接过程的机械化和质量控制 3 采用先进的起重输送机械 并在各工位和工位区间配置专用的区域性起重运输设备及传送带 组成立体运输网络 4 大量使用机械化程度高的变位机 操作机 焊接夹具等工艺装备和辅助器具 以使焊缝处于最佳焊接位置 平焊或船形焊位置 77 HG6 第四节焊接生产线 5 在必要工位设置焊接机器人及焊接机器人工作站 以提高生产线的柔性 6 对某些产品 如汽车 摩托车 工程机械等 的关键焊接结构 如车身等 应尽快建设柔性装焊生产线 1 通常把作业划分为较多个简单工序 2 按分批投入的方式 顺序完成上述各简单工序 3 完成工序时间很短 4 单个工序自动化 三 焊接生产线的分类及特点 1 刚性生产线的特点 78 HG6 第四节焊接生产线 1 把作业仅划分为几个工序 2 不同批次的不同工序可以重叠投入 3 完成工序加工时间快 4 全部加工工序自动化 5 产品 零件 部件 总成等 的焊接主要由焊接柔性制造单元 WFMC 完成 图13 53中直径内 外纵缝专用焊接生产线 2 柔性生产线的特点 四 焊接生产线的应用 1 管节内外纵缝专用的焊接生产线 79 HG6 第四节焊接生产线 2 轻型H型钢的焊接生产线 图13 54不同断面类型的轻型H型钢 80 HG6 第四节焊接生产线 图13 55高频电阻焊接的 81 HG6 第四节焊接生产线 图13 57高频电阻焊H型钢机组 82 HG6 第四节焊接生产线 图13 58H型钢焊接生产线平面布置 83 HG6 第四节焊接生产线 图13 59弧焊机器人柔性加工单元系统结构 84 HG6 第四节焊接生产线 3 锅炉集箱管座焊接机器人工作站 图13 60HD 100型集箱管座焊接机器人工作站组成 85 HG6 第四节焊接生产线 1 工作站主要机械机构1 焊接机器人 2 测量机器人 3 龙门架行走机构 图13 61焊接机器人操作机简图 86 HG6 第四节焊接生产线 图13 62测量机器人简图 87 HG6 第四节焊接生产线 4 支撑小车 5 旋转定位机 6 走线架 图13 63工作站总体控制系统框图 88 HG6 第四节焊接生产线 2 工作站控制系统由于本机器人工作站是一多功能工作系统 因此采用分级控制机构 1 焊接机器人控制器是由一个控制器和一个示教盒组成 2 工作站系统控制器是由一个控制柜和固定在龙门架上的操作盒组成 3 焊接系统与焊接机器人控制器的接口1 焊接系统 图13 64接口电路示意图 89 HG6 第四节焊接生产线 2 接口电路 信号隔离与变换 为保证计算机系统的工作稳定 防止干扰设计了光耦合器和继电器双隔离 并同时对信号电平进行适当变换 焊接参数给定与控制 不同焊道层的焊接参数可事先存储在主控计算机内 焊接时由系统自动输出 经适当变换后送至焊机 在焊接过程中可通过遥控盒对给定参数进行修复 90 HG6 第四节焊接生产线 信号通信与故障诊断 主控计算机与焊接系统主要通信信号有焊接启动信号与焊丝点动控制信号 故障检测有五种 引弧成功信号 熄弧 焊丝接触 喷嘴接触和无焊丝信号等 例如 主控计算机发出引弧指令后 检测引弧成功信号 如果在给定时间内得到该信号 机器人开始行走焊接 如果超过给定时间仍未接到该信号 则发出引弧失败报警信号 由于所进行焊接的空间很小 为了防止焊枪在示教或焊接过程中意外与焊件碰撞 损坏焊枪或机器人系统时 则采用了传感器与机械弹性焊枪固定装置相配合的防碰撞方法 较好地解决了这个问题 91 HG6 第四节焊接生产线 当系统发出报警信号后 将自动切断焊接电源 停止运行 等待操作人员干预处理 同时允许焊枪暂时离开焊接位置 机器人控制器将保存现场数据 处理完毕后系统可自动返回原来的位置 进行继续焊接 92 HG6 第四节焊接生产线 3 焊接工艺举例 4 工作站工作过程首先装上夹集箱 将集箱吊放在已根据集箱直径调整好高度的支撑小车上 再将集箱