國產焊接機器人的應用與案例

一、前景:1.1低本錢競爭的加劇，環(huán)境法規(guī)的日趨嚴格，以及從業(yè)人員生產技能的降低，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力、產品質量及平安水平的挑戰(zhàn)。在這種形式下，采取可持續(xù)的制造解決方案是一條本錢效益顯著的途徑，可實現經濟效益、環(huán)境效益乃至工廠總體績效的全面改善。由于工業(yè)自動化的全面開展和科學技術的不斷提高，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，必須利用先進設備生產自動化機械以取代人的勞動，滿足工業(yè)自動化的需求。其中工業(yè)機械手是其開展過程中的重要產物之一，它不僅提高了勞動生產的效率，還能代替人類完成高強度、危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，可以說是一舉兩得。在制造行業(yè)中，機械手越來越廣泛的得到應用，它可用于零部件的組裝，加工工件的焊接、搬運、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，機械手已開展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個重要組成局部。把焊機設備和機械手共同構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，結構緊湊，而且適應性很強。目前，我國大多數工廠的生產線上工件的焊接成型仍由人工完成，其勞動強度大、生產效率低，而且具有一定的危險性，已經滿足不了生產自動化的開展趨勢。為了提高工作效率,降低本錢,并使生產線開展成為柔性制造系統(tǒng),適應現代機械行業(yè)自動化生產的要求,針對具體生產工藝,結合加工工件的實際結構，利用機械手技術，設計用一臺焊接機械手代替人工工作，以提高勞動生產率。本機械手主要與焊接輔機組合最終形成焊接生產工作站，實現加工過程的自動化和無人化。目前，國內外各種機械手和機械手的研究成為科研的熱點，其研究的現狀和大體趨勢如下：a．機械結構向模塊化、可重構化開展。b．工業(yè)機械手控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向開展，便于標準化、網絡化、智能化；器件集成度提高，結構小巧，且采用模塊化結構；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〕。支持示教編輯，編程更方便。XYZU動作及其各氣動部件邏輯關系清晰明了，軸及IO可獨立或并聯控制〔支持直線、圓弧插補功能〕。3：完善的工藝設置參數及指令集，系統(tǒng)運行更平滑順暢。本系統(tǒng)支持直線,圓弧,螺旋,三軸空間圓弧插補,四軸空間圓弧插補，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.可以擴展。4：控制系統(tǒng)經過嚴格多項可靠性測試，如EFT〔電快速瞬變/脈沖群〕、EMC〔電磁兼容性〕、ESD〔靜電放電測試〕、上下溫、震動、跌落等。二、本錢及收益：以現有客戶實際應用為例：a:目前焊接工人平均5000元/月計算，一人操作1臺焊機，3班制：人工一年費用：5000元×9〔人〕×12〔月〕=540000元。b:采用焊接機械手后一人臺機械手工作效率相當于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械手了，不需專業(yè)人員。采用機械手節(jié)省費用：〔5000*9*12〕-〔5000*3*12〕=360000元C:半年即可收回機械手的本錢投入，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械手主要技術參數：前端為機械手焊接輔機：將待焊接的工件水平擺放在輔機上，通過尾座壓緊工件，工件焊縫起點需要放置在機械手模擬示教的路徑原點上〔類似數控加工對原點一個原理〕。此方案可以實現環(huán)縫、直縫、復雜空間路徑氬弧、CO2焊接工藝。做復雜路徑焊接時，只需要讓機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盤進行導出。采用進口伺服電機作驅動。傳動絲桿導軌、夾具氣動元件均用進口產品，以保證機械手的低故障率。焊接機械手輔助機械也是采用伺服定位控制，自動進行工件翻轉變位等。采用落地式安裝，大大提高了機器的靈活性。3.2機械手核心控制系統(tǒng)：用戶操作系統(tǒng)屏〔界面自主開發(fā)〕我司自主研發(fā)機械手核心運動控制系統(tǒng)系統(tǒng)以高速高精度指標為要求，分析系統(tǒng)的傳動鏈動態(tài)特征，對影響這些動態(tài)特性的參數進行相關性及敏感性分析，采用多目標優(yōu)化算法優(yōu)化結構及尺寸參數。用有限元思想建立交流伺服電機-機器人彈性部件系統(tǒng)的動態(tài)耦合模型，并根據該模型計算、分析系統(tǒng)的動態(tài)響應。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器人的速度。采用IPC+控制卡開放式控制結構，基于windows的友好人機界面接口，方便易用的編程示教系統(tǒng)，使機器人的各項性能指標到達國際先進水平。機器特點：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，學習簡單。2、控制系統(tǒng)采用日本專用運動控制芯片技術可實現4-8軸聯動，高速運行時穩(wěn)定性高。3、執(zhí)行局部采用交流伺服電機或，實現高精度、高速運行、穩(wěn)定性高等特點。4、傳動局部采用精密滾珠絲桿提高了重復定位精度和使用壽命。5、導軌采用進口直線導軌，提高重復定位精度和使用壽命和降低機器噪音。6、安裝方式采用落地式安裝，大大提高了機器的靈活性。7、機器操作簡單穩(wěn)定性高，只需普通工人就能夠操作，無需專業(yè)焊工。8、該焊接機械手的價格只是進口機械手的30%大大降低的使用本錢，是真正用的起的機械手。

二、系統(tǒng)根本參數1、示教、手動編程；點動功能；支持步進驅動器或伺服驅動器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128M加工文件內存；100個調用子函數，可根據自己的要求自行設定加工名，支持U盤導入\導出加工文件。4、空移速度，加工速度，加速度，回原點速度，示教速度，回原點各軸順序\方向均設定。5、直線插補、圓弧插補、螺旋插補、空間圓弧、橢圓插補、橢圓螺旋插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟蹤、運動疊加、虛擬軸、硬件位置鎖存、位置比擬輸出、連續(xù)插補、速度前瞻、運動暫停、動態(tài)變速、動態(tài)修改目標位置、動態(tài)修改坐標等。四．機械手的操作及作業(yè)流程說明:指令說明:五.總結實現焊接機械手自動化生產的理由:1.機械手可以降低運營本錢

2.機械手可以提升產品質量與一致性

3.機械